【摘 要】
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在偏远地区与“一带一路”沿线国家的边境地带,一直存在着通信基础设施匮乏、地域广阔而人口分布不集中的现象。随着“一带一路”的推进,更多的通信研究者注意到那些发生在跨境地质复杂区的自然或人为灾害,特别是那些对通信基础设施具有严重破坏性的不可控灾害,往往会加剧人民生命、财产的损失。监测设备集群能够持续更新、上传观测到的灾害信息,但这些地区并不适合部署监测设备集群。重大灾害发生后,如果处于这些区域的通信基
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在偏远地区与“一带一路”沿线国家的边境地带,一直存在着通信基础设施匮乏、地域广阔而人口分布不集中的现象。随着“一带一路”的推进,更多的通信研究者注意到那些发生在跨境地质复杂区的自然或人为灾害,特别是那些对通信基础设施具有严重破坏性的不可控灾害,往往会加剧人民生命、财产的损失。监测设备集群能够持续更新、上传观测到的灾害信息,但这些地区并不适合部署监测设备集群。重大灾害发生后,如果处于这些区域的通信基础设施大面积损毁,将导致通信系统长时间处于瘫痪状态,受灾情况无法及时传递到外界,从而无法设计出合适的救援方案。首先,本文针对跨境地质复杂区,设计了一种专用于获取灾区信息的应急通信探路网,其特征在于:探路网继承了区域机动自组通信网络终端的持续移动性、网络拓扑结构较快的变化性和通信数据的突发性;工作中的探路网被分成两层,内层车载网由相对静态的车载节点构成,外层单兵网由动态单兵节点构成;单兵节点具有中继路由功能。探路网的优势在于:结构简单,静态车载网可控性好,可利用车载网去控制动态的单兵网,提升整个探路网的可控性;探路网开始工作后,将通信范围更广的车载节点群固定,可降低网络结构变化的复杂性;动态单兵网则使得探路网能够灵活适应跨境地质复杂区的特殊环境,收集有用信息为后续救援提供保障。进而,本文基于探路网的拓扑结构,设计了一种新的路由方法,其特征在于:车载网作为路由的目标网络,单兵网作为路由的源网络与中继网络;基于搜索距离等因素,限制了源节点的位置,它们仅通过一个中继节点便能将收集到的灾区信息传递给目的节点,设计的路由方法研究的是两跳节点的接入寻路问题;基于受灾害影响而愈加明显的信道时变特性,选路时考虑了因传输距离、传输路径的信道质量不同而造成的传输时延;鉴于单兵节点边工作边移动导致的动态负载变化情况,根据负载变化统计特性,得到因负载不同的中继节点处理大小不同的数据包而造成的处理时延,为选路提供了参考;在单兵节点能量有限的条件下,选择相对最优路径传输数据包。接着,本文利用MATLAB强大的矩阵计算能力建立探路网应急通信仿真模型,验证了探路网及其路由方法的可行性。然后在OPNET平台上搭建了探路网应急通信仿真系统,通过与DSR、AODV路由协议进行对比,证明探路网的路由方法能够有效降低数据包的端到端时延,同时在延长单兵节点寿命的前提下,整体提高数据包的成功投递率,达到了数据传输低延时、高可靠的目的。
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