深圳市华夏盛科技有限公司 刘继兵

一、无线自组网概述

自组网，自组织的网状网，源自Mobile Ad Hoc Networking，简称MANET。

“Ad Hoc”来自于拉丁语，意思是“For the specific purpose only”，即“为某一特别的目的，临时的”。Ad Hoc网络，是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的临时性的自组织网络，其中没有任何的控制中心或基础通信设施，也称为无线自组网，Ad Hoc网络中所有节点的地位平等，无需任何中心节点对网络进行控制、管理。因此，任何一个终端的损坏，不会影响网络的通信，抗毁性较强。每个节点不仅具有普通移动终端的功能，而且还能为其他节点转发数据。当需要通信的两个节点间的距离大于直接通信的距离时，中间的节点为它们转发数据，从而实现相互通信。有时两个节点间距离过远，数据需要经过多个中间节点的转发，才能达到目的的节点。

A、每个节点电台，既是接入终端服务器，又是无线路由器和互联网关。

B、无中心、分布式的自组织、自适应、自恢复的动态路由、多跳中继的星形、线状、网状和混合型网络。

C、支持点对点、点对多和多对多的IP网络流、异步数据流、高清视频、保真语音的可靠传输。

D、提供非视距、快速移动、复杂干扰等恶劣地形工作环境的远距离、高带宽和低延时传输。

 二、无线自组网技术优势

无线自组网通信，以其灵活的通讯方式，和强大的传输能力，有下列特点：

A、大范围、大规模的快速建网、灵活组网

在保证供电的前提下，不受机房，光纤等配套设施部署制约，无需挖沟凿墙、穿管架线，施工投入小、难度低、周期短。室内外可采用多种方式灵活部署安装，实现无机房、低成本的快速建网。无中心分布式组网，支持点对点、点对多和多对多通信，构建链状、星型、网状、混合动态等任意拓扑网络。

B、抗毁自愈的动态路由、多跳中继

设备节点的快速移动、增加或减少，相应的网络拓扑秒级更新，路由动态重建，实时智能更新，节点之间保持多跳中继传输。

C、支持高速移动、抗多径衰落的高宽带、低延时的自适应传输

D、互联互通，跨网融合

全IP化设计，支持各类数据的透明传输，与异构通信系统互联互通，实现多网业务的交互融合。

E、智能天线、智能选频、自主跳频的强抗干扰

时域数字滤波，MIMO智能天线，有效抑制带外干扰。同时，支持智能选频工作模式，当设备组网状态下，工作频点被干扰时，可智能选择没有干扰的频点进行组网传输，有效躲避随机干扰，和支持自主跳频工作模式，提供工作频段范围内的任意一组工作信道，全网高速同步跳变，有效躲避恶意干扰。此外，采用FEC前向纠错、ARQ差错控制传输机制，降低数据传输丢包率，提升数据传输有效性。

F、安全加密

全自主研发，自定义波形、算法和传输协议，空口传输采用64bits密钥，可动态生成加扰序列，实现信道加密。支持DES56/AES128/AES256的信源加密，增强安全性。提供芯片、TF卡和保密机等硬件加密。

G、工业设计、专业制造、红蓝热备的高可靠性

设备采用瑞士LEMO航插接口，抗振性强，严格满足机动运输抗振运行要求，IP66防护等级，工作温区宽，满足室外全天候恶劣工作环境。

H、操作简便，运维便捷

提供各种网口、串口和Wi-Fi AP，移动设备、电脑或PAD，本地或远程登录终端系统软件，操作管理维护。具备实时监控、GIS地图等功能，支持软件远程升级/配置/热重启。

三、点对点，点对多和多对多的大范围，高速率，和低延时的实时数据，高清视频和清晰语音的传输

无线自组网电台，显著应用于非可视（NLOS）多径衰弱环境，视频/数据/语音的关键通信：

²  机器人/无人车，侦察/监控/反恐/监测

²  空对空&空对地&地对地，公共安全/特种作业

²  城市网络，应急保障/常态巡逻/交通管理

²  建筑内外，消防救火/抢险救灾/森林/人防/地震

²  电视广播无线音视频/赛事直播

²  海洋通信/船对岸高速传输

²  低甲板无线网络/舰载着陆

²  矿山/隧道/地下室连接

无人车

无人机

无人船

边境巡逻和监控的 MESH 解决方案

海岸巡逻的移动 MESH 技术

公共事件的 MESH 解决方案

嘉宾护卫的移动 MESH 解决方案

K9 单位的移动 MESH 解决方案

第一响应的 MESH 解决方案

铁路安全跨越的 MESH 技术

近海石油天然气的MESH 技术解决方案

战术互联自组控制

不同类型无线自组网节点设备配属各作战单元，可不依靠任何固定设施，即可快速构建高可靠性、高机动性、强抗毁抗干扰、超视距传输无线宽带网络。该分布式网络开机上电后即可根据实际战场电磁环境，快速动态组建多跳自组网络，无中心特性可确保单节点设备被打击摧毁后，整个网络仍可自愈正常工作。

各作战单元信息节点通过宽带无线自组网络，可实现敌情信息共享、战场态势感知、军情实时会商、任务即时分配、作战指令下达，进而实现各作战单元一体化协同，实时高效指挥

通过全 IP自组网节点设备与其他异构通信网络互联互通，打造“空天地”网格化军事通信网络，指挥信息节点综合指挥协调各作战单元的行动任务，各参战信息节点将战场态势及战情及时上传汇报。同时，机载节点可作为无线自组网制高增强覆盖节点，进一步扩大作战半径视野，为各作战单元提供更新战情及态势预报。此外，指挥信息节点通过与卫星系统互联互通，实现前后方信息交互共享，远端指挥控制。

城市反恐维稳指挥

固定台节点部署于城区建筑物制高点或相对高点，在楼宇遮挡情形下，能有效与车载台及处置单兵节点自组成网，互联互通。同时，作为中继节点增强或扩展无线通联距离，可将处置警力于突发事件现场采集图像，通过多跳中继方式，第一时间回传到后方指挥中心，为各级领导提供现场态势及决策依据，以便及时科学分析，快速下达指令。

车载台节点可部署于机动载车上，快速可达，既可车—车无线联动组网，又可与制高点固定台和处置单兵灵活区域组网，构建一张“立体化”无线宽带网络，可满足“静中通”和“动中通”现场应急通信需要。在突发事件现场，其既可作为一线突前警力支撑中心，为周边处置单兵提供信息网络及通信支撑，又可作为小型前端指挥中心，对现场处置警力进行统一指挥调度。

同时，还可将采集到的突发事件现场多路视频实时回传，从而让一线指挥员既能全方位实时直观掌控现场态势，又能在GIS 地图上实时对应处置警车及处置单兵的移动轨迹及位置，更大可能掌握全局态势，提高处置警力协同能力及作战效率。单兵台配发给现场执法警力，方便深入突发事件现场或密集人群中，可将现场高清视频及时回传指挥中心，让现场指挥员实时直观掌握现场态势，并可与其他处置单兵进行双向语音通信，实现本地高效协同配合。

区域覆盖重点布控

单兵配备便携节点，机动车装配车载节点，临时场所或街道灯杆快速部署应急布控节点，第一时间现场构建无线自组织网络，迅速完成对目标区域的重点布控及本地协同，有效实现指挥中心前移和现场指挥调度。

城区高层建筑和制高点上架设部署固定节点，作为中继传输节点和集中回传点，有效增强系统的区域覆盖能力，更能与前端目标区域机动节点形成“机固混合”多跳接力，确保遮挡非通视及多径场景下的无线互联及信息共享。

制高点集中回传节点可更终将目标区域现场信息及时回传后方指挥中心，便于进行分析研判和指挥决策，实现前后方信息实时交互、分组指挥联动。

消防应急通信指挥

灭火救援现场内外可快速部署不同形态 MESH 节点，高效自组成网。特别针对火场建筑物复杂内部及地下结构，通过构建无线多跳网络，有效解决因遮挡成的通信不畅或盲区，确保“有人必有网”，保障火场内外消防官兵可靠、及时的无线通信。同时，通过消防车、无人机搭载的机动节点，可实现火情侦测预知及火场实时监控。

火场内一线消防队员对 MESH 设备受用“边行进边部署”的方式，将采集到的火场内高清视频信息，多跳中继传回现场消防车指挥中心，并可录像存储，以便场外指挥员全方位无死角直观掌控火场内态势，及时做出科学分析，快速下达行动指令。

MESH 系统可与消防现有 350M 窄带数字集群系统互联结合，有效解决火场地下与地面间、建筑物内部与外部间的语音通信，方便现场指挥消防员场内协同、队友搜救及安全撤出。同时，系统还可与消防车载卫星设置互联互通，实现前方灭火现场与后方指挥中心间的远程信息交互，为各级指挥员科学决策指挥提供有力支撑。

抢险救援指挥调度

救援部队到达抢险救援现场后，针对灾区现场复杂恶劣环境，可快速携带自带锂电供电的单兵便携节点和应急布控节点深入灾区内部，在不受供电制约的情况下，根据现场环境及组网需要灵活机动部署，确保第一时间搭建完成应急无线宽带专网，有效解决因电力和基站设施损坏以及其它通信系统不便展开使用等所造成的通信不畅，助力打通无线宽带接入“更后一公里”。 

灾区内的一线救援队员将现场采集到的高清视频信息，通过地面多跳中继或空中无人机机载节点，在黄金救援时间内尽更大可能传回现场救援指挥车，方便场外指挥员直观掌控灾区现场实际情况，制定合理方案，科学分析救援。同时，利用无人机搭载机动节点的空中优势，还可实现灾情现场的大范围实时侦测监控、灾情数据传输及有害气体探测。 

利用现场搭建的MESH无线多跳宽带网络，与各类异构集群专网整合互通，进一步拓宽网络覆盖，满足灾情现场地下与地上间、建筑物内部纵深与外部现场、遮蔽阻挡等情形的语音通信，方便现场指挥员及时下达救援命令，救援队员间高效配合协同。同时，系统可与救援车载卫星设备互联互通，实现前后方信息实时交互，统一指挥调度。此外，还可通过GPS定位所有救援车辆及外部救援人员的实时战斗位置，并在MESH无线自组网终端软件上实时呈现。

车队联动自组通联

车队行进车辆上搭载部署无线MESH车载台，开机上电后，即可在极短的时间内组建一张多跳中继、多业务、高可靠性、高移动性的宽带无线传输网络。保障多车同时联动通信，为用户提供独立、安全、高效、及时的语音通信、数据传输及视频监控等业务。

支持车队行进中动态组网，在车辆随机进入/退出，队形不断变化时，网络拓扑随之快速变化，不受车辆编队队形变化的制约影响，各车间仍可保持正常通信。同时，指挥车节点可对其他车辆的车内、车头以及路况进行视频监控，并可将调取的车队任意视频，通过动中通卫星系统传回远端指挥中心。

抗多径干扰能力极大适应车队所处复杂多变的无线传输环境，并通过绕射多径传输，确保在遮蔽非通视场景下可靠通信。

林区无线监控保障

针对林区山脉地形及植被覆盖应用场景，固定节点部署于林区山脉制高点或相对高点，还可考虑与公网基站共址部署，既便于安装供电，又可以与公网互联互通。设备无需人员值守，通过自组互联、多跳接力方式，把山脉对无线信号遮挡的不利因素，转化为制高点中继转发，从而延长通联距离、扩大覆盖范围、减少监控死角、降低建设投入，进而可将各节点设备采集的火灾险情数据及图像信息，全天侯实时回传林管指挥中心或卫星通信指挥车，更可通3G/4G公网回传远端指挥中心，方便指挥员及时查看，科学分析。 

车载台安装于卫星通信指挥车及巡护车上，方便与制高点固定台及巡护员实现“静中通”与“动中通”灵活组网。既能作为一线指挥中心快速进入林区，便于信息采集、巡逻监控及指挥调度，并为周边巡护员提供无线网络支撑；又可与卫星通信系统互联互通，将前端现场信息第一时间回传后端监控指挥中心，对现场火情及时进行预知、应对和控制。

单兵台小巧便携，续航能力强，便于巡护员徒步携带，特别在制高点固定台无法有效覆盖或车载台不可达区域时，可深入林区中执行一线突前任务，既方便与周围车上指挥员及其它巡护员间实时语音通信，高效本地协同；又可将林区内部采集的火情视频图像尽可能及时回传，向各级指挥员提供全面清晰的现场图像。

通过无人机搭载图像采集及机载型自组网节点设备升空，机动高效、快速可达，即可进一步扩大无线覆盖范围，减少覆盖盲区，提升视频回传质量；又能将空中移动监控与地面固定监控有机结合、优势互补，形成地空“立体式”监控网络，在有效增大监控区域可视范围，减少监控死角的同时，更好实现火情侦测预知及实时监控。

地铁透地无线通信

针对地铁所处地下特殊环境，在地铁站内，通过链状中继及网状相结合的网络拓扑，快速部署构建无线多跳网络，中继接力传输，有效解决无线信号遮蔽，实现地上与地下间穿透无线通信，为站内工作人员提供可靠、稳定、高速的通信保障。

地铁应用场景下，传统网络铺设维护成本高，可移动扩展性差。无线MESH网络部署方便、使用灵活、操作简单，既能够有效降低网络建设及运维成本，又可满足工作人员随工作任务自由移动需要，还可灵活调整部署视频监控节点，避免出现监控盲区。

无中心、全IP化MESH宽带系统自组自愈，网络健壮性及抗毁性强，缺少任意节点，仍可正常工作，既可作为地铁内现有无线通信专网的覆盖延伸，实现融合通信，又可作为地铁内运营商公网局部发生故障时的应急备份传输保障。

舰船编队海上通信

针对海上无线通信环境，舰船上搭载部署无线MESH节点，可快速组建高可靠性、高机动性、强抗毁抗干扰性、超视距传输的宽带无线网络。确保舰船编队中舰船间、机船间的灵活组网、多跳传输，为用户提供安全、可靠、稳定、及时的语音、数据及视频等多媒体综合传输业务。

支持舰船编队海上航行时的动态组网，网络拓扑随编队变化时可快速路由重构，不影响整个编队的无线通信。通过无线多跳自组网络，旗舰节点指挥协调整个舰队的运行与工作，条僚舰节点将各种信息及时汇报传输给旗舰节点，且彼此间也可进行信息交互。同时，机载节点作为整个网络的机动制高增强覆盖节点，可在进一步扩大网络相覆盖范围的同时，有效扩大作战半径视野，为旗舰节点提供更多更全面信息。此外，旗舰节点通过动中通卫星系统与远端指挥中心实现互通。

链路传输自感知充分保障传输业务的连续性和流畅性，负载均衡有效提高舰船编队无线网络通信效率，抗干扰能力极大提升编队海上作战的电磁对抗能力，抗毁性可确保无线网络具有顽强的生命力，网络中任意单节点故障不会影响整个编队网络的运行，可谓“打不垮的海上移动网络”。

大型活动安保巡逻

固定台节点可预先部署于活动现场固定监控点，与现场安保巡逻指挥车及安保巡逻人员构建无线自组专网，高效互联互通。在各关键固定监控位置，可将采集的现场图像信息，通过单跳直通或多跳中继方式，既可实时回传现场指挥中心和现场安保巡逻指挥车，供指挥员随时感知现场动态，及时处置和有效预防；又可供安保巡逻人员随时调阅各监控区域视频，从而及时掌握现场情形，随时应对突发事件。

车载台部署于现场安保巡逻指挥车上，可随时随地与固定监控点及安保巡逻人员，实现“静中通”与“动中通”灵活组网。在活动安保现场，既能作为前端指挥中心机动前移，便于现场指挥中心有效扩展安保覆盖范围，避免覆盖盲区，以便对周边安保巡逻人员实时调度管理；又能作为移动监控巡逻节点，随时随地采集回传，并为安保巡逻人员提供无线宽带网络支撑。

单兵台便于安保巡逻人员携带，在巡逻任务执行中，即方便指挥员与安保巡逻人员间实时语音通信，高效本地协同；又可将现场移动采集的高清视频及时回传指挥中心，减少监控死角。

事件安保

监视 协调 预防 回应

统一操控平台

集成的基于IP网络的Mesh电台允许多个组织的团队进行无缝协调和合作。基于实时GPS的位置报告和集成的高清视频编码和分配提供了一个通用的操作画面。第三方传感器和系统的即插即用集成可实现实时威胁检测。

特种作战

寻找 修复 完成 开发 分析 传播

现代作战人员授权

Mesh 电台适合着身穿戴应用，它是一款智能产品，能够以优化的尺寸、重量和功率（SWaP）为用户带来语音、视频、情境感知以及强大的计算能力。通过陆地，空中和海上资源为你的下属用户提供联络，以此提供统一的作战图像，更大限度地提高士兵的安全。利用信息优势来控制操作区域，从而获得战术优势。

现场直播

编码  视频流 散布 动态

来自任何地方的流视频

使用Mesh电台的MANET网络将更具挑战性地点的动作广播出去。长距离、高吞吐量的MIMO无线电系统与行业领先的多跳路由功能相结合，可以让您从任何地方捕捉到动作。通过将高清编码和网络集成到小型可穿戴智能Mesh电台中，您可以在不中断动作的情况下实现顶级的视角拍摄。

应急管理

部署 互操作 定位 保护

快速的网络部署

在任何紧急情况下，第一批出现故障的系统都是发射塔和固定基础设施。只需打开Mesh 电台，即可准备好并即时建立移动高速网络。

了解你的队友的位置，并通过利用IP 上的集成电台来无缝地协调各个机构。你的交流不会成为第二次灾难。

                                  无人驾驶系统

命令 控制 网络 群组

扩展您的网络

轻松将Mesh电台集成到无人系统中。Mesh电台的全功能智能无线电平台提供高清视频编码、以太网、基于IP的RS-232、扩展范围和极高的吞吐量。

用一个Mesh电台替换无人平台上的许多系统，可节省尺寸、重量、功耗和成本。您的Android控制应用程序直接安装在Mesh电台上，使单个智能无线电能够飞行或驱动所有的无人系统。您的整个无人系统现在可以在一个通用网络上运行和通信。

四、无线自组网产品及应用考量因素

无线自组网产品，从实现的技术体制，性能指标，可以分为软件无线电平台和WiFi Mesh，宽带和窄带Mesh。基于软件无线电平台的自组网产品，物理层的无线传输，充分发挥更现代的天线技术，编码技术，调制解调技术和抗干扰技术，实现宽带，远距离和稳定可靠的传输；MAC/LLC数据链路层，灵活的接入机制，资源管理，和差错控制，流量控制，功率控制，以及网络传输层，优化的路由设计，邻域维护，退避窗口，和自适应传输，达到前所未有的大规模，大容量，高效安全的组网灵活性。基于高通等各种芯片的WiFi Mesh，成本低，体积尺寸小，功耗低。

A、工作环境、通信距离

无线自组网的灵活组网和强大传输，更符合各种森林湖泊，荒山野地，密集楼群，以及隧道涵洞，地下空间等复杂地形环境的信息传输。

无线通信的传输距离，首先取决于工作频段的电磁波的传播特性，有天波，地波，空间波，以及不同传输媒介导致的直射，反射，绕射和散射，以及快速移动导致的时空变化，使得无线电波的传播非常复杂，路径损耗，阴影衰落，多径效应和多普勒效应，导致接收信号的大尺度慢衰落和小尺快衰落。其次跟产品所采用的传输技术密切相关，OFDM，单载波频域均衡，MIMO，协同通信，大幅度提高在复杂环境下的宽带传输距离。

B、提供业务、传输速率

专用无线通讯设备，可以提供对讲语音，各种测控、位置等异步数据流以及IP流、高清视频，可以进行广播、组播和定向传播，单条点对点链路的传输速率，可以从几百K，几兆到上百兆。

C、网络规模、多次跳转

理论上，无线自组网，可以支持无限的节点规模，实际当中，受限于链路速率带宽和传输信息，尤其是节点，链路，路由，协议等公共信息，随着节点网络规模的增加，限制业务信息的传输，和实际节点数量，网络规模。

动态路由，多跳中继，是无线自组网的更大优势。理论上，跳转次数，也是无限。无线自组网节点电台的收发，工作与时分双工TDD，节点电台的中继功能，通过存储转发进行，store forward repeater，这样，一个数据包，每经过一次中继，需要增加一个链路的传输时间，也就是说，同一个数据包，中转一次，增加一个传输时间，结果，多次中转，也就是多跳以后的实际传输速率，会下降。通过频分复用和空间复用，可以做到，三跳以后，传输速率，不再下降。

D、传输延时、视频时延

用通讯设备来传输信息数据，从接口输入，到编码，调制，发射，再到，接收，解调，解码，和接口输出，整个的处理传输时间，从一毫秒到几十毫秒，取决于，硬件平台和传输协议，无线自组网电台，在10毫秒左右。

视频传输，从摄像头（十几毫秒），视频编码（几十毫秒），到网口通信设备的发射和接收（十毫秒），再视频解码（几十毫秒），到显示器（十几毫秒），全过程的端对端的延时，在一佰多毫秒到三五百毫秒之间。

E、抗干扰及保密通信

通过电磁波传输信息的无线电通信，干扰和抗干扰，是一对矛和盾。采用带通滤波器，抑制带外杂波、谐波，是宽带通信的常用抗干扰措施。 MimoMesh宽带自组网电台，采用时域数字滤波和MIMO智能天线，有效抑制带外干扰。同时，支持智能选频工作模式，当设备组网状态下，工作频点被干扰时，可智能选择没有干扰的频点进行组网传输，有效躲避随机干扰；和支持自主跳频工作模式，提供工作频段范围内的任意一组工作信道，全网高速同步跳变，有效躲避恶意干扰。此外，电台采用FEC前向纠错、ARQ差错控制等传输机制，降低数据传输丢包率，提升数据传输有效性。

通过工作频率，信道带宽，系统码，通讯距离，工作模式等参数设定，排除非法加入。 MimoMesh宽带自组网电台，全自主研发，自定义波形、算法和传输协议，空口传输采用64bits密钥，可动态生成加扰序列，实现信道加密。支持DES56/AES128/AES256的信源加密，增强安全性。另外，电台提供芯片、TF卡和保密机等硬件加密。

参考文献

1、无线自组网组网与接入控制 沙学军 何晨光 吴玮 叶亮编著

2、移动Ad Hoc网络：自组织分组无线网络技术 陈林星 曾曦 曾毅

3、MimoMesh宽带自组网电台 深圳市华夏盛科技有限公司