MESH自组网应急通信系统——关键技术特征

1、 无中心

华北创芯移动自组织网络（MANET）多媒体通信系统作为一种扁平化的无中心网络，所有节点地位对等，单一频点支持具备TDD双向通信，频率管理简单，频谱利用率高。任意节点设备在网络中均可作为末端节点、中继节点或指挥节点使用。在任何时间任何地点，不依靠任何其它的固定通信网络设施（如光纤、铜缆等），可迅速建立无线通信网络。网络中没有逻辑上或物理上的中心节点，所有节点均为对等节点。网络中任意节点之间均可直接通信，也可通过其他节点进行中继，实现业务传输。而无需通过固定的网络设备如基站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。

2、 任意网络拓扑结构

MESH无线自组网系统支持任意网络拓扑结构，如点对多点、链状中继、网状网络及混合网络等。如图1所示为在MESH终端系统软件上显示的各种应用过的多种网络拓扑结构图。

图1

3、 多节点快速灵活组网

MESH无线自组网系统目前同频组网可支持32个节点，可快速部署、灵活组网。在各个节点快速移动时，系统可根据多个节点之间的信道质量、数据业务速率、误码率等各项指标，随着拓扑结构变化信息，自动重新计算多个节点之间的路由关系并快速生成新的路由表，网络拓扑随之实时更新。此时，语音、数据和视频业务不会因系统拓扑结构变化而受影响。

1) 快速组网

节点在开机上电后即可“秒级”注册组网，简单实用。保证系统节点在脱网后重新入网时，能够迅速建立通信。如图2所示，单兵4由于移动造成脱网，当其向已有网络靠近时，可重新迅速入网。

图2

2) 网络动态更新

如图3左边所示7个单兵形成多3跳拓扑结构，由于单兵移动，网络拓扑结构发生变化至时，系统能快速响应拓扑结构变化，并迅速重新构建路由系统，保障信息畅通。

图3

3) 智能路由选择

MESH无线自组网如果发生某条优路径链路剩余带宽不够，可自动选择次优进行信息传输。如图4左所示，当实线无线链路被占满，左边单兵要发起业务给右边单兵时，可通过右图所示上边的链路建立传输路径。

图4

4) 多子网快速合并

如图5所示，7人小组由于地理隔离因素分拆成两个小组（子网）：A组和B组。A组成员和B组成员之间暂时无法进行通信。当两个小组需要本地协同，重新靠近时，可在2s~4s时间内重新融合成一个7人大组，所有7人成员间可以进行正常的通信，新的网络拓扑不影响原有业务传输。

图5

4、 高数据带宽快速移动

目前，MESH无线自组网系统的峰值数据带宽可达56Mbps（20M载波带宽）。节点均可随机移动，具备非固定移动传输能力，且快速移动变化时可快速重构路由，不影响高数据带宽业务，如语音、数据和视频的业务不会受到系统拓扑结构快速变化以及终端高速运动的制约影响。

所有节点可在非视距、高速移动条件下，实现各种业务的传输。可有效的对抗高速移动环境下所带来的各种无线传输问题，如衰落、路由快速变化等，从而保证整个网络工作的鲁棒性以及业务传输的流畅性和稳定性。

5、 抗干扰性

宽频跳频有效提升抗干扰能力。同时，通过全网的动态实时监测，实现干扰频率的躲避，即根据干扰情况智能动态调整跳频频率集中元素，有效自动躲避干扰。此外，采用ARQ差错控制传输机制，降低数据传输丢失率，提升数据传输可靠性。

6、 抗多径能力

MESH无线自组网系统抗多径能力强，且支持自动无线中继传输，系统内所有节点支持多跳中继（接力）通信，可适应多种地形和应用场景。尤其在山区地貌、密集城区或植被覆盖、建筑高层或纵深、地下室、地铁、隧道等传统无线电设备难以覆盖或弱覆盖的场景区域，针对上述障碍物遮蔽非通视（NLOS）、地表与地下通信等需求场景，可凭借卓越的绕射反射多径传输及穿透能力，再依托中继台进行有效覆盖延伸，很好地实现抗多径接力传输。

7、 抗毁容灾性

MESH无线自组网系统中所有节点“独立、对等”，因此在部分节点失效的情况下，其他节点仍能实现正常通信，不受相应影响。其本质是无中心网络的分布式特征以及节点的冗余性，保证任何结点的故障不会影响整个网络的运行，从而使网络具有很强的抗毁性和健壮性。无线MESH网络是一个网状组网结构，因而当网络中某个节点发生故障时，原本经由该节点进行的转发任务将在路由协议的引导下，通过其他节点并选择佳的传输路径进行中继传输，整个网络仍可自愈正常工作，这极大地提升了无线MESH网络的容灾可靠性，同时具有较好的容错性能。

8、 安全保密性

系统通过设置工作频点，载波带宽、扰码（即MESHID和隐藏MESHID）、通信距离等全网一致性参数实现编组加密，可有效防止非法用户入侵网络，只有当上述多项完全吻合一致时，才能确保合法入网；该系统为全自主研发，传输协议为全自定义协议，空口传输采用64bit密钥，可动态生成加扰序列，实现信道加密，确保信息传输的高度安全；此外，系统还支持DES56/AES128/AES256（可选配）的信源加密。

9、 全IP组网互联互通

MESH无线自组网系统采用全IP的设计理念，目前支持各种数据的无差异化透传，易于与其他异构通信系统（如公网、专网、卫通及微波等）互联互通，实现融合组网、实时交互。

10、自适应图像传输

MESH自组网系统的图像带宽、分辨率及帧率能根据信道带宽自适应调整，以适应系统拓扑结构、信道传输能力以及并发业务数变化时所带来的传输带宽的改变，充分保障数据、视频等业务的连续性和流畅性。

11、 支持多种业务

MESH无线自组网系统支持语音、图像、数据和定位信息（GPS/北斗/格洛纳斯/伽利略/GNSS）的实时传输。所有节点均可与控制终端配合使用，通过配置的MESH自组网终端系统软件实现各种管理调度功能。也可利用MESH自组网终端系统软件配置的移动交互平台与手机终端进行实时业务传输。业务分类如下所述：

1) 语音业务

MESH无线自组网系统支持至少4个节点同时进行语音广播，实现组内电话会议模式，无需按键，即说即通，方便多个人员之间的沟通。

2) 图像业务

MESH无线自组网系统支持模拟/数字图像输入。图像分辨率支CIF/HD1/D1/720P/1080P等多种图像清晰度。图像带宽、分辨率及帧率能根据信道带宽自适应调整。MESH终端系统软件能同时显示多路图像，并支持视频录制存储。同时，可支持多路视频组播传输，实现组内电视会议模式。

3) 其它业务

i、 支持IP数据传输，任意节点之间能实现IP数据通信；

ii、 可支持远程实时控制云台（球机）上下左右方向转动，如可调节转速、镜头焦距及光圈；

iii、 内置WIFI模块，可利用WIFI与外部设备关联进行实时交互；

iv、 支持GPS/北斗定位系统，可在MESH终端系统软件地图界面上实时查看MESH设备节点的实时地理位置和运动轨迹。