鄭青

【摘要】 本文介紹了目前車(chē)載移動(dòng)自組網(wǎng)的基本組成方式及基本路由機(jī)制，并針對(duì)城市多障礙和空曠少障礙環(huán)境進(jìn)行了性能對(duì)比。最后針對(duì)目前人防應(yīng)急移動(dòng)指揮中的組網(wǎng)方式，分析了車(chē)載自組網(wǎng)在其中的應(yīng)用可行性。

【關(guān)鍵詞】 車(chē)載自組網(wǎng) 路由機(jī)制 人防應(yīng)急移動(dòng)指揮

一、車(chē)載移動(dòng)自組網(wǎng)簡(jiǎn)介

車(chē)載移動(dòng)自組網(wǎng)是專(zhuān)門(mén)為移動(dòng)車(chē)輛間通信而設(shè)計(jì)的自組織網(wǎng)絡(luò)，它創(chuàng)造性地將adhoc自組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于車(chē)輛間通信。adhoc自組網(wǎng)是一種無(wú)線分布式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)的是多跳、自組織、無(wú)中心、動(dòng)態(tài)拓?fù)涞母拍?。?chē)載自組網(wǎng)的基本思想是在一定通信范圍內(nèi)的車(chē)輛可以相互交換各自的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)的連接建立起一個(gè)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點(diǎn)的地位平等，無(wú)需設(shè)置任何的中心控制結(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)不僅具有普通移動(dòng)終端所需的功能，而且具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)能力。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的單跳通信范圍有幾百米到一千米，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)（車(chē)輛）不僅是一個(gè)收發(fā)器，同時(shí)還是一個(gè)路由器，因此采用多跳的方式把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給更遠(yuǎn)的車(chē)輛。

二、基本路由機(jī)制

通過(guò)對(duì)已有車(chē)載移動(dòng)自組網(wǎng)路由協(xié)議的分析，可以發(fā)現(xiàn)表驅(qū)動(dòng)、按需驅(qū)動(dòng)及洪泛算法幾乎是所有路由協(xié)議的基礎(chǔ)，不同的協(xié)議在不同程度上采用了以上一種或幾種算法。

表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一張路由表，記錄本節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的最新路由信息；周期性廣播路由更新分組，維持路由的有效性。按需驅(qū)動(dòng)路由的特點(diǎn)是：只有節(jié)點(diǎn)有發(fā)送需求時(shí)才啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)，只在通信過(guò)程中才維護(hù)路由，一旦通信結(jié)束就不再維護(hù)路由。

DSDV（Destination Sequenced Distance Vector Routing）是表驅(qū)動(dòng)路由的典型代表協(xié)議，特點(diǎn)是采用目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)機(jī)制，始終選擇最新路由，并避免路由環(huán)路。

DSR（Dynamic Source Routing） 協(xié)議是按需驅(qū)動(dòng)路由的典型代表協(xié)議，特點(diǎn)是通過(guò)源節(jié)點(diǎn)廣播路由請(qǐng)求分組RREQ和目的節(jié)點(diǎn)反向回復(fù)路由應(yīng)答分組RREP完成新路由的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，采用源路由機(jī)制所有路由信息都記錄在RREQ和RREP中，避免了環(huán)路的產(chǎn)生。

AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing） 協(xié)議是結(jié)和表驅(qū)動(dòng)和按需驅(qū)動(dòng)的混合路由的典型代表協(xié)議，也是目前唯一被IETF作為MANET實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) （RFC3561） 的協(xié)議。AODV結(jié)合了DSR和DSDV的優(yōu)點(diǎn)：路由建立過(guò)程采用了DSR協(xié)議中的RREQ-RREP方式，不同的是，采用了DSDV協(xié)議的逐跳機(jī)制，路由維護(hù)階段采用了DSR的按需維護(hù)機(jī)制。

MFLOOD無(wú)線路由通訊協(xié)議是一種典型的泛洪路由協(xié)議。當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，節(jié)點(diǎn)就向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播該數(shù)據(jù)包。分析洪泛路由的意義在于分析泛洪分組的效果和對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。

三、仿真性能比較

以下是對(duì)城市和郊區(qū)兩種通信環(huán)境作簡(jiǎn)要的描述：

（l）城市環(huán)境：以北京的城市情況為例。密集繁多的城市建筑和綠化帶使無(wú)線信號(hào)衰減明顯，道路規(guī)劃有明顯的規(guī)率，且道路較為密集，同時(shí)車(chē)輛密度較大。正常情況下，受各路段限速規(guī)定和車(chē)輛密集度影響，車(chē)速大多在40km/ h-60km/h之間。

（2）郊區(qū)環(huán)境：以北京郊區(qū)的交通情況為例。郊區(qū)環(huán)境的路面比較寬敞，通常有多條行車(chē)道，行車(chē)環(huán)境比較優(yōu)越，建筑和綠化帶的影響也相對(duì)較小，車(chē)速大多在80km/ h-100km/h之間。

通過(guò)閱讀大量仿真實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)：

在城市環(huán)境中，MFLOOD由于采用的是洪泛機(jī)制，所有節(jié)點(diǎn)都轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，丟包率最低，在5%左右；AODV協(xié)議的表現(xiàn)要優(yōu)于DS DV和DSR協(xié)議，丟包率多在20%；DSDV和DSR的丟包率太高，網(wǎng)絡(luò)幾乎不可用。

在郊區(qū)環(huán)境中，AODV和DSR的丟包率多在10%～30%；DSDV多在10%左右；當(dāng)業(yè)務(wù)量和移動(dòng)速度低時(shí)，DSDV幾乎可以成功傳輸所有的數(shù)據(jù)包；洪泛協(xié)議在比較劇烈的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中顯示了較好的性能，但丟包極其嚴(yán)重。因此需要根據(jù)車(chē)輛密度、車(chē)速、車(chē)輛行駛路線分布、障礙物情況等選擇不同的路由機(jī)制。

四、在人防應(yīng)急移動(dòng)指揮中的應(yīng)用展望

目前在人防應(yīng)急移動(dòng)指揮中使用的聯(lián)網(wǎng)信號(hào)傳輸方式主要有衛(wèi)星、微波、3G及有線組網(wǎng)方式。

衛(wèi)星組網(wǎng)需要所有接入網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急指揮車(chē)輛都配備靜中通或動(dòng)中通及衛(wèi)星接收發(fā)射設(shè)備，在各種方式中資金投入最大，對(duì)車(chē)輛的負(fù)重及空間要求最高，且靜中通設(shè)備只能在移動(dòng)指揮車(chē)停車(chē)固定不動(dòng)時(shí)才可聯(lián)網(wǎng)，動(dòng)中通設(shè)備目前價(jià)格昂貴，不適合每輛車(chē)都配備，同時(shí)衛(wèi)星的使用也需要提前申請(qǐng)。

微波組網(wǎng)方式需要提前根據(jù)地勢(shì)建立微波轉(zhuǎn)發(fā)站，且信號(hào)受大氣層及障礙物影響較大，如遇陰天或多云氣象，甚至無(wú)法正常通信。

3G方式需要使用通信商已建好的信號(hào)基站，但在基站少的偏遠(yuǎn)地區(qū)或基站受損后的受災(zāi)地區(qū)顯然不適合使用。有線連網(wǎng)方式則受攜帶傳輸線長(zhǎng)度限制，不可能太長(zhǎng)，大多在小范圍內(nèi)使用，且必須在組網(wǎng)移動(dòng)指揮車(chē)停車(chē)時(shí)使用。

人防應(yīng)急移動(dòng)指揮車(chē)隊(duì)正是要完成這樣的任務(wù)，情況緊急時(shí)甚至需要在去災(zāi)區(qū)的路上就開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)急指揮。而車(chē)載移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)只需每輛移動(dòng)指揮車(chē)上裝備Adhoc信號(hào)接收發(fā)射器即可在行駛中或停車(chē)時(shí)隨時(shí)組網(wǎng)，無(wú)需事前建立信號(hào)基站，也不受氣象條件影響。由此可見(jiàn)，車(chē)載移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)在人防應(yīng)急移動(dòng)指揮中會(huì)具有良好的應(yīng)用前景。