基于无线自组网的应急通信关键技术问题研究

当前的应急通信组织方式已不能满足在复杂多变的应急环境中为各类用户群体提供快速、灵活、可靠且区分优先级的通信服务保障的要求。本课题针对应急通信的特点和需求，依托现有网络基础设施和通信资源，充分挖掘无线自组网的技术优势，构建一种有效结合有线、无线、卫星等多种通信手段并融合无基础设施网络和有基础设施网络的异质应急通信网络体系；系统研究基于无线自组网的应急通信网络组织和维护中涉及的若干技术问题，重点关注应急通信环境下异构网络融合互通、可生存的通信模式和多业务流QoS支持技术问题，运用跨层设计方法、协同通信技术和认知网络思想设计能够高效利用网络资源和优化网络效能的协议和算法；建立全面反映系统运行状况的性能评价指标体系，并基于该指标体系对异质应急通信网络的效能进行综合评价。本课题的研究成果将为解决应急通信保障这一重大问题提供若干新颖的解决思路和可选的技术途径，具有较大的社会、军事和经济效益。

当前，包括有线固定网络、蜂窝移动网络和卫星通信网络在内的传统应急通信组织方式均不能满足在复杂多变的应急环境中为不同用户群体提供快速、灵活、可靠且区分优先级的通信服务保障要求。本项目以突发事件下应急通信网络组织和服务保障为研究重点。首先，针对典型应急场景的通信需求，深入分析了应急通信的特点、演化规律和保障体系，依托可用网络基础设施和通信资源，充分挖掘无线自组网技术优势，构建了一种有效结合有线、无线、卫星等多种通信手段并融合无基础设施网络和有基础设施网络的异构应急通信网络体系框架，包括通信基础设施、信息采集和处理、分布式计算和应用业务等层次，并可灵活定制以适应各种突发场景。然后，系统研究了基于无线自组网的应急通信网络组织、维护和应用中的若干技术问题，重点关注应急通信环境下异构通信网络的融合互通、可生存的通信模式和多业务流QoS支持等问题。异构网络互联是构建异构应急通信网络的基础，以实现各类业务在不同网络之间的透明传输和移动终端在不同网络间的平滑切换；应急通信场合下可生存通信模式需要协调各类用户群体之间的通信并通过激励协作机制来提高网络资源的使用效率，在各种网络条件下确保完成最基本的应急通信任务；多业务流QoS支持针对应急通信场下各类用户群体的通信需求和不同业务的紧急程度，跨网络为不同用户群体提供各自所需的通信服务，最大限度发挥应急通信网络的总体效能。 项目研究综合运用了跨层设计、博弈论、协同通信和认知网络等技术设计了多种能够高效利用网络资源和优化网络效能的协议和算法，包括分簇算法、网关选择协议、可生存信息投递机制、冗余控制机制和QoS路由算法等。最后，建立了能够客观反映应急通信系统整体运行状况的层次化评价指标体系，并基于此性能指标体系利用计算机仿真平台在多种网络负载和系统条件下对异构应急通信网络的效能进行综合评价。本项目基于无线自组网，融合多种通信技术手段来增强应急通信系统的效能，使应急现场内各类用户之间以及应急现场到应急指挥中心的信息交互及时、准确和顺畅，切实提高应急通信保障能力和服务水平。项目研究内容紧贴快速有效部署应急通信系统、实施应急通信保障的实际需求，研究成果将为突发情况下应急通信保障这一重大课题提供可选技术思路和方案，具有重要的理论意义和应用价值。