梁偉　李艷霓

摘要：隨著現(xiàn)代化通信技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)如今已經(jīng)進(jìn)入了“5G+”時代，信息化通信技術(shù)的應(yīng)用影響不斷擴(kuò)大，自組網(wǎng)通信技術(shù)也隨之受到越來越多人的關(guān)注，在各行各業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛，目前應(yīng)急救援領(lǐng)域也開始應(yīng)用自組網(wǎng)通信技術(shù)，自組網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用極大地提升了應(yīng)急救援通信的穩(wěn)定性和高效性，基于此，主要對自組網(wǎng)通信技術(shù)在應(yīng)急救援領(lǐng)域應(yīng)用的局限性和具體應(yīng)用進(jìn)行了具體闡述。

關(guān)鍵詞：自組網(wǎng)；通信技術(shù)；應(yīng)急救援

一、前言

當(dāng)應(yīng)急救援部隊深入救援現(xiàn)場時，只有通過現(xiàn)代化通信技術(shù)才能與現(xiàn)場外部的指揮進(jìn)行實時溝通，幫助救援人員接收到行動指令，確定現(xiàn)場救援的具體位置。這就需要應(yīng)急救援所應(yīng)用的通信技術(shù)必須高效穩(wěn)定，而應(yīng)急救援現(xiàn)場環(huán)境的惡劣程度也對通信技術(shù)提出了更高的要求。自組網(wǎng)通信技術(shù)不依賴于基礎(chǔ)的通信設(shè)施，并且其具有很強的抗毀性，能夠很好地滿足應(yīng)急救援現(xiàn)場的實際需要，幫助后續(xù)救援工作有序展開。

二、自組網(wǎng)通信技術(shù)概述

自組網(wǎng)是將移動通信與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每一名用戶所使用的便攜終端都可以成為業(yè)務(wù)承載的終點，或者是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的中繼點。自組網(wǎng)是一種典型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不同節(jié)點之間都由多種連接通道連接，一旦其中某一通信接連發(fā)生斷裂，就可以立即選擇其他連接重新組網(wǎng)。因此，自組網(wǎng)通信技術(shù)具有無中心、自組織、多跳路由的特點，在“5G+”的背景下，基于自組網(wǎng)獨特的動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能讓自組網(wǎng)通信技術(shù)在應(yīng)急救援領(lǐng)域應(yīng)用時更加快速，更加靈活[1]。

（一）自組網(wǎng)通信技術(shù)的主要特點

無線自組網(wǎng)通信技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，主要具有以下幾方面的特點：無中心、多跳路由、自組織能力、動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在下文的論述中將會對以上的特點進(jìn)行詳細(xì)的論述。首先是無中心，自組網(wǎng)通信技術(shù)所組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似于一個蜘蛛網(wǎng)，每一個節(jié)點之間都存在著多個連接放線，即便是某一個連接通道出現(xiàn)了故障，那么還可以通過其他的通道完成數(shù)據(jù)傳輸，這種移動的自組網(wǎng)通信技術(shù)中，各個終端之間都存在著數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，并沒有相應(yīng)的控制中心，只有一個進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲的控制終端，其內(nèi)部涉及到的各種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都處于一種平等的地位上，每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都有自己相對獨立的工作權(quán)限，可以自由、隨機(jī)的進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)中或是離開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的脫離并不會對整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)產(chǎn)生影響，這就使得即便某一個特定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點出現(xiàn)了故障問題，也不會對整體通信網(wǎng)絡(luò)的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生不良影響，特別是面對極短的惡劣天氣以及復(fù)雜地形條件下的通訊任務(wù)時，能進(jìn)一步增強網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸约办`活性，這也進(jìn)一步凸顯出無線自組網(wǎng)設(shè)備抗毀能力；其次為自組織能力，每一個自組網(wǎng)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都具有數(shù)據(jù)交換和微操作系統(tǒng)，這就使得無線自組網(wǎng)通信技術(shù)的運行，并不需要各種預(yù)設(shè)的核心控制設(shè)備以及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施作為基礎(chǔ)，不僅減少進(jìn)行基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施架設(shè)所需要花費的大量成本，而且還能避免原理基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施而出現(xiàn)的信號弱等情況，其中的各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，主要是利用私有協(xié)議以及相應(yīng)的獨特算法，來更好的將不同節(jié)點的行為加以協(xié)調(diào)同步。

（二）自組網(wǎng)通信技術(shù)自身的局限性

在自組網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展完善的背景下，相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議也逐漸完善，其在應(yīng)急救援領(lǐng)域當(dāng)中得到更廣泛的應(yīng)用，并且也出現(xiàn)各種自組網(wǎng)通信技術(shù)移動終端，在一定程度上提升了自組網(wǎng)通信技術(shù)的水平，但盡管自組網(wǎng)通信技術(shù)具有著現(xiàn)代化、信息化的特征，能在最大程度上保證應(yīng)急救援工作能夠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，但其所用的各種設(shè)備卻仍舊存在著不足之處，部分機(jī)載自組網(wǎng)產(chǎn)品以及便攜式自組網(wǎng)通信產(chǎn)品，為了能夠?qū)崿F(xiàn)其相關(guān)功能的應(yīng)用電子元件的耗電量非常大，其自身的工作時間以及續(xù)航能力會受到電池帶來的限制。而在一些極端惡劣的救援環(huán)境當(dāng)中，通常都需要自組網(wǎng)通信設(shè)備長時間運轉(zhuǎn)，這就造成有一些生產(chǎn)廠商在設(shè)計的過程中片面的增加電池的重量，以此來滿足長時間使用的需求，這無異于違背了自組網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用的靈活性特點，這就使得如何優(yōu)化自組網(wǎng)通信設(shè)備的低功耗設(shè)計，延長續(xù)航能力，剔除冗雜元件，成為現(xiàn)階段自組網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用中亟待解決的問題。

三、自組網(wǎng)通信技術(shù)原理分析

（一）自組網(wǎng)組成分析

在救急領(lǐng)域信息采集的過程中，廣泛使用了自組網(wǎng)通信技術(shù)，其中遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)就包含了很多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，例如下行通信網(wǎng)、上行通信網(wǎng)、管理中心以及集中器等，通過這些結(jié)構(gòu)共同組成的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)具有良好的使用優(yōu)勢，其主要通信方式為半雙工傳輸，使用某一信道對相關(guān)指令采集到的信息進(jìn)行傳輸，進(jìn)而利用下行通信完成整體的通信過程。上行通信主要連接公共網(wǎng)絡(luò)和管理中心服務(wù)器，下行通信主要連接自組織網(wǎng)絡(luò)和采集器。

（二）自組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

目前在自組網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用的過程中，自組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有4種類型，第1種類型為平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點的地位均呈現(xiàn)平等的狀態(tài)，并且目的節(jié)點和源節(jié)點之間存在多條線路。每個節(jié)點均通過自組織的方式構(gòu)成，整體的網(wǎng)絡(luò)在平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運行過程中。平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類型的自組網(wǎng)穩(wěn)定性相對較強，經(jīng)常應(yīng)用于規(guī)模相對較小的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。

第2種類型為分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)在應(yīng)用的過程中被劃分為不同的簇，并且每一個簇均包含一個簇頭與多個簇源，簇頭的主要作用是能夠在本簇中進(jìn)行數(shù)據(jù)的分配和轉(zhuǎn)發(fā)，而族源的主要作用是能夠?qū)Ψ峙涞降臄?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的收集和分析，簇頭在工作過程中，可以對相關(guān)信息預(yù)先指定。在各節(jié)點共同工作的過程中，可以通過分組算法進(jìn)行自動選舉，進(jìn)而使信息快速的傳播。這種分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自組網(wǎng)具有抗毀性相對較強的特征，并且常用于規(guī)模相對較大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般分為網(wǎng)絡(luò)上層和網(wǎng)絡(luò)下層，在網(wǎng)絡(luò)上層中包含很多骨干節(jié)點，其主要作用是對信息進(jìn)行分配和傳輸，而在網(wǎng)絡(luò)下層中包含很多一般傳感器節(jié)點，其主要作用是收集網(wǎng)絡(luò)上層中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并且進(jìn)行處理和傳播[2]。

第3種類型為混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)是由前兩種結(jié)構(gòu)混合組成而來，這種混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既包含分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)上層和網(wǎng)絡(luò)下層，又包含平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的各個不同節(jié)點。在混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般會放置在分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)上下層中?；旌贤?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強，以及分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抗毀性強的綜合特征，其在運行過程中由網(wǎng)絡(luò)簇頭節(jié)點和一般傳感器節(jié)點共同進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的傳播和采集，而平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則應(yīng)用在各個節(jié)點之中，形成穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)采集模式，網(wǎng)絡(luò)各個簇頭節(jié)點與一般傳感器節(jié)點之間分為網(wǎng)絡(luò)上層及下層的關(guān)系，進(jìn)而保證各個不同的節(jié)點能夠直接進(jìn)行通信。當(dāng)前混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在各種類型的通信系統(tǒng)中，并且取得了良好的效果。

（三）自組網(wǎng)抗干擾能力分析

自組網(wǎng)通信技術(shù)在應(yīng)用過程中具有較強的抗干擾能力，其主要體現(xiàn)在以下幾個方面，第1個方面是由于自組網(wǎng)的構(gòu)成結(jié)構(gòu)眾多，所以可以根據(jù)實際情況對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的選擇，尤其是在傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和智能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，運用合理的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠提高其數(shù)據(jù)采集的效率和數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，一般自組網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點位置根據(jù)實際需要進(jìn)行確定，并且各節(jié)點均能夠覆蓋相鄰的子節(jié)點，所以在收集數(shù)據(jù)時能夠?qū)崿F(xiàn)全方面覆蓋，進(jìn)而增加數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性[3]。

第2個方面是各個子節(jié)點之間還具有中繼和收發(fā)的功能，由于自組網(wǎng)通信模塊在應(yīng)用過程中，其發(fā)射功率相對較低，所以可能會導(dǎo)致子節(jié)點之間無法直接進(jìn)行通信，針對此現(xiàn)象，利用各子節(jié)點的中繼功能，使信息可以傳輸?shù)较噜徆?jié)點中，進(jìn)而增加了數(shù)據(jù)傳輸效率。同時自組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的集中器，還能夠?qū)⒏鱾€子節(jié)點發(fā)送的指令及數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并且將其數(shù)據(jù)進(jìn)行分配，發(fā)送到各個子節(jié)點中，實現(xiàn)收發(fā)功能。

第3個方面是利用深度優(yōu)先搜索和最佳路由計算的方式，可以快速找到目的節(jié)點。當(dāng)前在信息搜索過程中常用的搜索模式為廣度優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索。深度優(yōu)先搜索的特點是在組網(wǎng)過程中，可以使用縱向搜索的方式，利用回歸、回環(huán)檢測以及繞行，可以防止信息搜索環(huán)節(jié)陷入死循環(huán)。利用深度優(yōu)先搜索的方式，能夠提高組網(wǎng)速度，并且可以快速找到目的節(jié)點，進(jìn)而解決通信慢的問題。

四、自組網(wǎng)通信技術(shù)在應(yīng)急救援領(lǐng)域的具體應(yīng)用

（一）保證應(yīng)急救援通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性

在救災(zāi)救援工作中，由于救援人員數(shù)量大并且救災(zāi)的環(huán)境復(fù)雜，必須確?，F(xiàn)場的通信正常，讓救災(zāi)人員及時地和指揮中心進(jìn)行溝通和反饋，使指揮中心可以接收到最新的救援信息從而規(guī)劃下一步的救援路徑。由于救援地區(qū)的信號差，所以必須利用一個安全性高且具有良好穩(wěn)定性的網(wǎng)絡(luò)線路來確保通信。

（二）建立與外界指揮部門的無線通信

由于大多數(shù)應(yīng)急救援現(xiàn)場具有很明顯的外界隔離性，比如說一些山區(qū)或是密林發(fā)生了地震等自然災(zāi)害，這種情況下整個地區(qū)很容易會因為災(zāi)害的影響，導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的癱瘓，而此時救援現(xiàn)場就和外界指揮部門就被隔絕開來，增大了應(yīng)急救援工作的難度。因此，這就需要利用自組網(wǎng)通信技術(shù)迅速幫助救援現(xiàn)場搭建起通信網(wǎng)絡(luò)，再通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備將救援現(xiàn)場的通信網(wǎng)絡(luò)與外界指揮部門的通信網(wǎng)絡(luò)相連接。

（三）高效收集自然環(huán)境中的數(shù)據(jù)信息

自組網(wǎng)通信技術(shù)不光可以應(yīng)用在救援救災(zāi)中，還可以通過長時間的固定設(shè)置，對于自然環(huán)境中的數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的收集與監(jiān)控，并且可以通過自組網(wǎng)的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)把搜集到的各類信息及時地傳輸?shù)奖O(jiān)控終端，并且現(xiàn)行5G技術(shù)快速發(fā)展，將5G通信和自組網(wǎng)通信設(shè)備相結(jié)合，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理和傳輸，救援和氣象相關(guān)部門可以更快地接收到自然監(jiān)控數(shù)據(jù)，從而對于數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對于重大的自然災(zāi)害進(jìn)行提前預(yù)警，降低自然災(zāi)害造成的破壞。

（四）突破應(yīng)急救援工作的“通信孤島”

當(dāng)發(fā)生一些大型的自然災(zāi)害時，通往救援現(xiàn)場的道路往往也會受災(zāi)而被嚴(yán)重破壞，這也就導(dǎo)致了一些車載的大型應(yīng)急通信設(shè)備無法進(jìn)入到救援現(xiàn)場中，進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)急救援現(xiàn)場的通信出現(xiàn)問題。此時應(yīng)用自組網(wǎng)通信技術(shù)就可以很好地解決這一問題，自組網(wǎng)通信技術(shù)通過救援人員所攜帶的單兵通信設(shè)備構(gòu)建無線自組網(wǎng)，具有重量小、攜帶靈活的特點，進(jìn)入到救援現(xiàn)場后可以迅速與車載站和衛(wèi)星通信進(jìn)行連接，大大提高了應(yīng)急救援工作的效率。此外，自組網(wǎng)通信技術(shù)還可以實時監(jiān)控救援人員的各項生理指標(biāo)，探測救援現(xiàn)場環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，并及時將這些數(shù)據(jù)上傳，不僅能夠保護(hù)救援人員的安全，而且還大大提高了外界指揮部門對救援現(xiàn)場的跟蹤程度，有助于救援工作的開展[4]。

（五）加強通信企業(yè)與救援部門的合作

現(xiàn)如今國家對應(yīng)急救援部門的工作相當(dāng)重視，尤其是應(yīng)急救援領(lǐng)域的相關(guān)設(shè)備和技術(shù)，自組網(wǎng)通信技術(shù)自應(yīng)用到應(yīng)急救援領(lǐng)域后就受到了越來越多的關(guān)注，為了幫助應(yīng)急救援領(lǐng)域構(gòu)建起統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)的長久工作模式，就必須要加強通信企業(yè)和救援部門的合作，一方面要給予自組網(wǎng)通信技術(shù)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)方面更多的保障，另一方面還要保證應(yīng)急救援部門能夠得到服務(wù)保障，并且還要多安排自組網(wǎng)通信技術(shù)企業(yè)到應(yīng)急救援部門開展實訓(xùn)演練，促進(jìn)二者之間的工作對接。

五、自組網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用效果提升方向

（一）自組網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)備的輕量發(fā)展

很多應(yīng)急救援的環(huán)境特別惡劣，自然環(huán)境條件比較復(fù)雜，經(jīng)常會在一些道路崎嶇的山里或者空間狹小的區(qū)域。當(dāng)這些地區(qū)發(fā)生災(zāi)害時，救援時大型的通信車輛和設(shè)備難以進(jìn)入到救援現(xiàn)場，必須通過人工來背負(fù)自組網(wǎng)通信設(shè)備或者是利用無人機(jī)攜帶通信設(shè)備進(jìn)入救援區(qū)域。但由于部分救援區(qū)域的環(huán)境過于惡劣，導(dǎo)致救援人員的行動不便，甚至無人機(jī)進(jìn)入和操作較困難，這不僅限制救援效率還易使通信設(shè)備由于磕碰受到損壞無法工作。在面對這種救援形勢下就要求應(yīng)用自組網(wǎng)通信技術(shù)的設(shè)備像輕量化發(fā)展，并縮減體積提升設(shè)備的質(zhì)量，以減少人工或者無人機(jī)的負(fù)荷，保證應(yīng)急救援效率。

（二）自組網(wǎng)通信設(shè)備續(xù)航能力的提升

由于大部分的自組網(wǎng)通信設(shè)備都是應(yīng)用電池保證供電，所以受電池續(xù)航能力影響較大，尤其是在部分時間較長困難較大的救援環(huán)境下，可能會出現(xiàn)電池的續(xù)航不夠維持通信設(shè)備工作的情況。并且由于救援現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，難以攜帶多臺的而通信設(shè)備來進(jìn)行替換，電池耗盡后通信設(shè)備停止運轉(zhuǎn)會嚴(yán)重地影響救援，這就對通信設(shè)備的電池續(xù)航提出了更加嚴(yán)格的要求。對此相關(guān)技術(shù)人員必須關(guān)注自組網(wǎng)通信設(shè)備電池擴(kuò)容工作，并積極思考如何做好通信設(shè)備電池的低能耗設(shè)計從而有效地延長電池的續(xù)航，以適應(yīng)救援時間較長的救援情況。

（三）同頻組網(wǎng)的節(jié)點數(shù)量仍需擴(kuò)大

綜合上述所言不難看出，現(xiàn)如今應(yīng)急救援工作開展的現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，有可能是樓房，也有可能是大面積的森林，應(yīng)急救援現(xiàn)場總體呈現(xiàn)出一種混亂性的特征，而這需要自組網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大通信的范圍。要想提高自組網(wǎng)通信技術(shù)在應(yīng)急救援現(xiàn)場的通信能力，就需要將自組網(wǎng)中同頻組網(wǎng)的節(jié)點數(shù)量進(jìn)行提升，同時結(jié)合“5G+”通信技術(shù)，進(jìn)一步加強自組網(wǎng)通信技術(shù)的覆蓋范圍和通信速度[5]。

六、結(jié)語

綜上所述，自組網(wǎng)通信技術(shù)在“5G+”的時代背景下能夠提供更加高效的通信效率，將其應(yīng)用到應(yīng)急救援領(lǐng)域中，能夠幫助救援現(xiàn)場內(nèi)外建立起穩(wěn)定高效的通信系統(tǒng)，快速收集救援現(xiàn)場環(huán)境中的信息，節(jié)約在通信上浪費的時間，從而為救援工作爭取更多的時間，然而現(xiàn)階段我國自組網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展的尚不成熟，在設(shè)施體積、電池續(xù)航、節(jié)點數(shù)量等方面都有待提高，因此自組網(wǎng)通信技術(shù)還需要進(jìn)一步研究不斷完善。H

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