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［摘要］移動自組織網(wǎng)絡在高帶寬低延時的5g下，賦予更多的技術優(yōu)勢，使其綜合性、應用性以及系統(tǒng)性都得到有效的提高，本文從基于5G移動自組織網(wǎng)絡展開探討，論述移動自組織mesh的網(wǎng)絡架構技術及其應用前景和未來趨勢。

［關鍵詞］自組織網(wǎng)絡；路由協(xié)議；拓撲；虛擬現(xiàn)實

1引言

移動信息技術的發(fā)展推動信息時代的變革，2020年作為我國5G網(wǎng)絡發(fā)展的元年，也是國家新基建開局之年，是通信行業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)并存之年，相對于運營商基站來說有一個很大的市場就是自組網(wǎng)通信，相比運營商網(wǎng)絡，自組網(wǎng)通信有它自己的優(yōu)勢：比如快速、低成本、高抗毀自愈、大帶寬，高速移動通信、超遠距離通信等。

25G概況

第五代移動通信技術，簡稱5G，它是4G網(wǎng)絡的延伸。歷代移動通信網(wǎng)絡速率比較如圖1所示，從用戶體驗看，5G具有更高的速率、更寬的帶寬，5G網(wǎng)絡的理論運行速度為10Gb/s（相當于下載速度1.25GB/s），預計網(wǎng)速將比4G提高10倍左右[1]，只需要幾秒即可下載一部高清電影，能夠滿足消費者對虛擬現(xiàn)實、超高清視頻等更高的網(wǎng)絡體驗需求。隨著物聯(lián)網(wǎng)在汽車智能駕駛方面的迅速發(fā)展，在網(wǎng)速上具備更高要求，這勢必進一步推動5G網(wǎng)絡的發(fā)展。5G網(wǎng)絡在邏輯架構上主要利用網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）將硬件與軟件分離，部署靈活快速；利用軟件定義網(wǎng)絡（SDN）將控制與并發(fā)進一步分離，快速高效自組網(wǎng)絡、拓撲快速重構、網(wǎng)絡連接可編程化。作為新一代移動通信技術發(fā)展的方向，5G作為全新信息技術基礎設施的重要部分，勢必能滿足未來物聯(lián)網(wǎng)的相關需求[2]。在性能上更加可靠，延時時間也更加短，使得它在工業(yè)智能制造、智能駕駛等方面能夠進一步融合，將創(chuàng)造更多的發(fā)展空間來支撐社會經(jīng)濟。

3移動自組織網(wǎng)絡介紹

通過無線移動通信技術與計算機網(wǎng)絡相關技術結合組建的網(wǎng)絡稱為移動自組網(wǎng),AdHoc作為無線移動自組織網(wǎng)絡的先驅,在20世紀70年代就已出現(xiàn),當時主要應用于軍事通信方面，這種網(wǎng)絡是一種非常特殊的無線通信網(wǎng),它不僅可以快速自動組網(wǎng)，并且不需要依賴任何預先搭建好的網(wǎng)絡設施,而且具有超強的靈活性和抗毀壞性。在技術上廣泛應用于各種網(wǎng)絡體系結構、網(wǎng)絡跨層設計、互聯(lián)網(wǎng)及信息安全傳輸?shù)确矫鎇3]。針對其實際應用需求，AdHoc網(wǎng)絡技術進一步衍生發(fā)展，在此基礎上出現(xiàn)了無線傳感網(wǎng)絡WSN和無線網(wǎng)狀網(wǎng)WMN。早期該網(wǎng)絡主要研究如何保證在多跳無線網(wǎng)絡環(huán)境中高效和可靠地傳送數(shù)據(jù)，隨著不斷地研究以及信息技術領域的發(fā)展，AdHoc網(wǎng)絡的應用逐漸擴展到民用和商業(yè)領域。

45G下的移動自組織網(wǎng)絡

4.1無線網(wǎng)狀網(wǎng)。WMN無線網(wǎng)狀網(wǎng)WMN（WirelessMeshNetwork）作為移動自組織網(wǎng)絡的一個分支，它是采用了全新的“無線網(wǎng)格網(wǎng)”理念設計的移動寬帶多媒體通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡兩個相鄰的結點也必須先要訪問一個集中的接入點之后才能進行無線連接，而無線Mesh中采用網(wǎng)絡的分組交換來進行信息交換，具有便攜式的可移動用戶終端，在移動自組網(wǎng)絡下的所有終端都具有路由器和主機的功能，這樣，各個用戶節(jié)點都可以與一個或多個對等節(jié)點進行直接通信[4]。作為主機時，在終端上要運行的各種用戶的程序，例如各種編輯器，不同的瀏覽器等等；當作路由器功能使用時，勢必會有相應的路由協(xié)議要運行，還要根據(jù)其提供的相關路由策略以及路由表來進行分組數(shù)據(jù)的轉發(fā)，也要負擔相關路由的維護工作，得到適合該節(jié)點的路由協(xié)議[5]。WMN自組網(wǎng)的路由協(xié)議有它自己的目標：快速、準確、高效，能在盡可能短時間內比較準確地找到自己可能用到的相關路由信息，并且還要能在網(wǎng)絡拓撲結構的變化上盡快適應，與此同時，在額外延時上要減少引入，也要減小相關的維護控制信息，比如路由維護方面，這樣在開銷上就可以適當降低，移動終端在存儲空間上、計算能力上以及電源方面都是有限制的，較小的開銷正好滿足這種需求。4.25G無線Mesh。無線Mesh的無線組網(wǎng)技術主要應用在連續(xù)廣域覆蓋的5G網(wǎng)絡中，或具有超密集組網(wǎng)的環(huán)境下。如圖2所示，在密集的基站中進行無線傳輸，而且構建速度快，效率高，在基站之間的協(xié)調能力強，這樣可以使得基站間的數(shù)據(jù)傳輸時間降低，信息交互達到最低延時，還能在回傳選擇上更加動態(tài)且靈活，實現(xiàn)多場景下的基站的靈活使用，也就是即插即用，這種網(wǎng)絡在部署、維護上都非常簡單，用戶體驗也十分輕快、一致，可以稱得上是一種輕型網(wǎng)絡[6]。5G無線Mesh技術對本網(wǎng)絡中無線回傳鏈路以及無線接入鏈路的處理方式主要包含兩個方面，一方面將它們聯(lián)合設計，另一方面就是進行聯(lián)合優(yōu)化，比如：基于容量和能效的接入，與回傳資源協(xié)調優(yōu)化等；網(wǎng)絡回傳中的網(wǎng)關規(guī)劃、管理；網(wǎng)絡回傳中的網(wǎng)絡拓撲管理、路徑優(yōu)化；網(wǎng)絡回傳的網(wǎng)絡資源管理；網(wǎng)絡協(xié)議架構、接口研究等等。4.3MESH自組網(wǎng)的應用。無線MESH自組網(wǎng)，目前已經(jīng)應用在武警、消防、人防應急、三防應急、水利防汛、電力巡檢、電力搶險、“雪亮工程”、鐵路搶險、海事執(zhí)法、海監(jiān)巡查、海關邊防、碼頭監(jiān)控、森林防火、油田防盜、軍事偵察、電視轉播等領域。在城市、海上、山地等多種復雜環(huán)境中提供高質量圖像、語音、數(shù)據(jù)實時移動傳輸。近幾年“雪亮工程”項目建設大多集中在城市中，下沉到縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的工作尚顯薄弱。“雪亮工程”在縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)推行緩慢的原因之一就是部分農村地區(qū)基礎設施相對薄弱，沒有滿足要求的光纖網(wǎng)絡資源，同時地形地貌等原因導致架線施工難度大、成本高。在鄉(xiāng)村、山區(qū)、草原等地廣人稀的區(qū)域，“雪亮工程”建設項目采用無線Mesh視頻監(jiān)控技術，相比有線傳輸，無線傳輸可以節(jié)省光纖線纜成本，且部署快捷方便、便于維護，節(jié)省施工人力成本；不存在私拉亂接光纜現(xiàn)象；不影響現(xiàn)有線路，減少與其他線路部門的矛盾；相比無線網(wǎng)橋，MESH多跳特性可實現(xiàn)長距離非視距傳輸，可解決“雪亮工程”中由于電桿高度不夠導致無線設備間被樹木、建筑物、大山等遮擋而無法通視傳輸?shù)膯栴}；與Wi-Fi網(wǎng)橋通過加大發(fā)射功率、采用定向天線方式相比，Mesh可以實現(xiàn)更高的接收靈敏度，采用全向天線遠距離傳輸，可避免定向天線安裝復雜、需要技術人員指導、容易出現(xiàn)歪斜等問題。

5結語

隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越需要功能強大的通信設備，Mesh無線自組網(wǎng)相比傳統(tǒng)的通信傳輸技術，在很大程度上提高了通信的速度和降低了故障的概率，這是傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡設備所不擁有的功能。Mesh無線自組網(wǎng)特有的優(yōu)勢讓它在市場上占有一席之地，未來Mesh無線自組網(wǎng)在設備小型化、便攜化方面有提升空間，在充分考慮應用場景和保障必要的功能性能的前提下，研究輕便靈巧化技術，滿足單人背負和無人機載要求，在應急通信領域的應用，Mesh與其他專網(wǎng)通信、衛(wèi)星通信等系統(tǒng)融合也是未來發(fā)展的重點。

[參考文獻]

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[4]劉麗哲.無線自組織網(wǎng)技術內容導讀[J].無線電通信技術,2020（3）:271-272.

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[6]朱文彬.自適應無線Mesh網(wǎng)絡組網(wǎng)技術的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學,2017.

作者:陳劍英 單位:湖南工業(yè)職業(yè)技術學院