深圳市華夏盛科技有限公司 劉繼兵

一、無線自組網概述

自組網，自組織的網狀網，源自Mobile Ad Hoc Networking，簡稱MANET。

“Ad Hoc”來自于拉丁語，意思是“For the specific purpose only”，即“為某一特別的目的，臨時的”。Ad Hoc網絡，是由一組帶有無線收發裝置的移動終端組成的一個多跳的臨時性的自組織網絡，其中沒有任何的控制中心或基礎通信設施，也稱為無線自組網，Ad Hoc網絡中所有節點的地位平等，無需任何中心節點對網絡進行控制、管理。因此，任何一個終端的損壞，不會影響網絡的通信，抗毀性較強。每個節點不僅具有普通移動終端的功能，而且還能為其他節點轉發數據。當需要通信的兩個節點間的距離大于直接通信的距離時，中間的節點為它們轉發數據，從而實現相互通信。有時兩個節點間距離過遠，數據需要經過多個中間節點的轉發，才能達到目的的節點。

A、每個節點電臺，既是接入終端服務器，又是無線路由器和互聯網關。

B、無中心、分布式的自組織、自適應、自恢復的動態路由、多跳中繼的星形、線狀、網狀和混合型網絡。

C、支持點對點、點對多和多對多的IP網絡流、異步數據流、高清視頻、保真語音的可靠傳輸。

D、提供非視距、快速移動、復雜干擾等惡劣地形工作環境的遠距離、高帶寬和低延時傳輸。

 二、無線自組網技術優勢

無線自組網通信，以其靈活的通訊方式，和強大的傳輸能力，有下列特點：

A、大范圍、大規模的快速建網、靈活組網

在保證供電的前提下，不受機房，光纖等配套設施部署制約，無需挖溝鑿墻、穿管架線，施工投入小、難度低、周期短。室內外可采用多種方式靈活部署安裝，實現無機房、低成本的快速建網。無中心分布式組網，支持點對點、點對多和多對多通信，構建鏈狀、星型、網狀、混合動態等任意拓撲網絡。

B、抗毀自愈的動態路由、多跳中繼

設備節點的快速移動、增加或減少，相應的網絡拓撲秒級更新，路由動態重建，實時智能更新，節點之間保持多跳中繼傳輸。

C、支持高速移動、抗多徑衰落的高寬帶、低延時的自適應傳輸

D、互聯互通，跨網融合

全IP化設計，支持各類數據的透明傳輸，與異構通信系統互聯互通，實現多網業務的交互融合。

E、智能天線、智能選頻、自主跳頻的強抗干擾

時域數字濾波，MIMO智能天線，有效抑制帶外干擾。同時，支持智能選頻工作模式，當設備組網狀態下，工作頻點被干擾時，可智能選擇沒有干擾的頻點進行組網傳輸，有效躲避隨機干擾，和支持自主跳頻工作模式，提供工作頻段范圍內的任意一組工作信道，全網高速同步跳變，有效躲避惡意干擾。此外，采用FEC前向糾錯、ARQ差錯控制傳輸機制，降低數據傳輸丟包率，提升數據傳輸有效性。

F、安全加密

全自主研發，自定義波形、算法和傳輸協議，空口傳輸采用64bits密鑰，可動態生成加擾序列，實現信道加密。支持DES56/AES128/AES256的信源加密，增強安全性。提供芯片、TF卡和保密機等硬件加密。

G、工業設計、專業制造、紅藍熱備的高可靠性

設備采用瑞士LEMO航插接口，抗振性強，嚴格滿足機動運輸抗振運行要求，IP66防護等級，工作溫區寬，滿足室外全天候惡劣工作環境。

H、操作簡便，運維便捷

提供各種網口、串口和Wi-Fi AP，移動設備、電腦或PAD，本地或遠程登錄終端系統軟件，操作管理維護。具備實時監控、GIS地圖等功能，支持軟件遠程升級/配置/熱重啟。

三、點對點，點對多和多對多的大范圍，高速率，和低延時的實時數據，高清視頻和清晰語音的傳輸

無線自組網電臺，顯著應用于非可視（NLOS）多徑衰弱環境，視頻/數據/語音的關鍵通信：

2  機器人/無人車，偵察/監控/反恐/監測

2  空對空&空對地&地對地，公共安全/特種作業

2  城市網絡，應急保障/常態巡邏/交通管理

2  建筑內外，消防救火/搶險救災/森林/人防/地震

2  電視廣播無線音視頻/賽事直播

2  海洋通信/船對岸高速傳輸

2  低甲板無線網絡/艦載著陸

2  礦山/隧道/地下室連接

無人車

無人機

無人船

邊境巡邏和監控的 MESH 解決方案

海岸巡邏的移動 MESH 技術

公共事件的 MESH 解決方案

嘉賓護衛的移動 MESH 解決方案

K9 單位的移動 MESH 解決方案

第一響應的 MESH 解決方案

鐵路安全跨越的 MESH 技術

近海石油天然氣的MESH 技術解決方案

戰術互聯自組控制

不同類型無線自組網節點設備配屬各作戰單元，可不依靠任何固定設施，即可快速構建高可靠性、高機動性、強抗毀抗干擾、超視距傳輸無線寬帶網絡。該分布式網絡開機上電后即可根據實際戰場電磁環境，快速動態組建多跳自組網絡，無中心特性可確保單節點設備被打擊摧毀后，整個網絡仍可自愈正常工作。

各作戰單元信息節點通過寬帶無線自組網絡，可實現敵情信息共享、戰場態勢感知、軍情實時會商、任務即時分配、作戰指令下達，進而實現各作戰單元一體化協同，實時高效指揮

通過全 IP自組網節點設備與其他異構通信網絡互聯互通，打造“空天地”網格化軍事通信網絡，指揮信息節點綜合指揮協調各作戰單元的行動任務，各參戰信息節點將戰場態勢及戰情及時上傳匯報。同時，機載節點可作為無線自組網制高增強覆蓋節點，進一步擴大作戰半徑視野，為各作戰單元提供更新戰情及態勢預報。此外，指揮信息節點通過與衛星系統互聯互通，實現前后方信息交互共享，遠端指揮控制。

城市反恐維穩指揮

固定臺節點部署于城區建筑物制高點或相對高點，在樓宇遮擋情形下，能有效與車載臺及處置單兵節點自組成網，互聯互通。同時，作為中繼節點增強或擴展無線通聯距離，可將處置警力于突發事件現場采集圖像，通過多跳中繼方式，第一時間回傳到后方指揮中心，為各級領導提供現場態勢及決策依據，以便及時科學分析，快速下達指令。

車載臺節點可部署于機動載車上，快速可達，既可車—車無線聯動組網，又可與制高點固定臺和處置單兵靈活區域組網，構建一張“立體化”無線寬帶網絡，可滿足“靜中通”和“動中通”現場應急通信需要。在突發事件現場，其既可作為一線突前警力支撐中心，為周邊處置單兵提供信息網絡及通信支撐，又可作為小型前端指揮中心，對現場處置警力進行統一指揮調度。

同時，還可將采集到的突發事件現場多路視頻實時回傳，從而讓一線指揮員既能全方位實時直觀掌控現場態勢，又能在GIS 地圖上實時對應處置警車及處置單兵的移動軌跡及位置，更大可能掌握全局態勢，提高處置警力協同能力及作戰效率。單兵臺配發給現場執法警力，方便深入突發事件現場或密集人群中，可將現場高清視頻及時回傳指揮中心，讓現場指揮員實時直觀掌握現場態勢，并可與其他處置單兵進行雙向語音通信，實現本地高效協同配合。

區域覆蓋重點布控

單兵配備便攜節點，機動車裝配車載節點，臨時場所或街道燈桿快速部署應急布控節點，第一時間現場構建無線自組織網絡，迅速完成對目標區域的重點布控及本地協同，有效實現指揮中心前移和現場指揮調度。

城區高層建筑和制高點上架設部署固定節點，作為中繼傳輸節點和集中回傳點，有效增強系統的區域覆蓋能力，更能與前端目標區域機動節點形成“機固混合”多跳接力，確保遮擋非通視及多徑場景下的無線互聯及信息共享。

制高點集中回傳節點可更終將目標區域現場信息及時回傳后方指揮中心，便于進行分析研判和指揮決策，實現前后方信息實時交互、分組指揮聯動。

消防應急通信指揮

滅火救援現場內外可快速部署不同形態 MESH 節點，高效自組成網。特別針對火場建筑物復雜內部及地下結構，通過構建無線多跳網絡，有效解決因遮擋成的通信不暢或盲區，確?！坝腥吮赜芯W”，保障火場內外消防官兵可靠、及時的無線通信。同時，通過消防車、無人機搭載的機動節點，可實現火情偵測預知及火場實時監控。

火場內一線消防隊員對 MESH 設備受用“邊行進邊部署”的方式，將采集到的火場內高清視頻信息，多跳中繼傳回現場消防車指揮中心，并可錄像存儲，以便場外指揮員全方位無死角直觀掌控火場內態勢，及時做出科學分析，快速下達行動指令。

MESH 系統可與消防現有 350M 窄帶數字集群系統互聯結合，有效解決火場地下與地面間、建筑物內部與外部間的語音通信，方便現場指揮消防員場內協同、隊友搜救及安全撤出。同時，系統還可與消防車載衛星設置互聯互通，實現前方滅火現場與后方指揮中心間的遠程信息交互，為各級指揮員科學決策指揮提供有力支撐。

搶險救援指揮調度

救援部隊到達搶險救援現場后，針對災區現場復雜惡劣環境，可快速攜帶自帶鋰電供電的單兵便攜節點和應急布控節點深入災區內部，在不受供電制約的情況下，根據現場環境及組網需要靈活機動部署，確保第一時間搭建完成應急無線寬帶專網，有效解決因電力和基站設施損壞以及其它通信系統不便展開使用等所造成的通信不暢，助力打通無線寬帶接入“更后一公里”。 

災區內的一線救援隊員將現場采集到的高清視頻信息，通過地面多跳中繼或空中無人機機載節點，在黃金救援時間內盡更大可能傳回現場救援指揮車，方便場外指揮員直觀掌控災區現場實際情況，制定合理方案，科學分析救援。同時，利用無人機搭載機動節點的空中優勢，還可實現災情現場的大范圍實時偵測監控、災情數據傳輸及有害氣體探測。 

利用現場搭建的MESH無線多跳寬帶網絡，與各類異構集群專網整合互通，進一步拓寬網絡覆蓋，滿足災情現場地下與地上間、建筑物內部縱深與外部現場、遮蔽阻擋等情形的語音通信，方便現場指揮員及時下達救援命令，救援隊員間高效配合協同。同時，系統可與救援車載衛星設備互聯互通，實現前后方信息實時交互，統一指揮調度。此外，還可通過GPS定位所有救援車輛及外部救援人員的實時戰斗位置，并在MESH無線自組網終端軟件上實時呈現。

車隊聯動自組通聯

車隊行進車輛上搭載部署無線MESH車載臺，開機上電后，即可在極短的時間內組建一張多跳中繼、多業務、高可靠性、高移動性的寬帶無線傳輸網絡。保障多車同時聯動通信，為用戶提供獨立、安全、高效、及時的語音通信、數據傳輸及視頻監控等業務。

支持車隊行進中動態組網，在車輛隨機進入/退出，隊形不斷變化時，網絡拓撲隨之快速變化，不受車輛編隊隊形變化的制約影響，各車間仍可保持正常通信。同時，指揮車節點可對其他車輛的車內、車頭以及路況進行視頻監控，并可將調取的車隊任意視頻，通過動中通衛星系統傳回遠端指揮中心。

抗多徑干擾能力極大適應車隊所處復雜多變的無線傳輸環境，并通過繞射多徑傳輸，確保在遮蔽非通視場景下可靠通信。

林區無線監控保障

針對林區山脈地形及植被覆蓋應用場景，固定節點部署于林區山脈制高點或相對高點，還可考慮與公網基站共址部署，既便于安裝供電，又可以與公網互聯互通。設備無需人員值守，通過自組互聯、多跳接力方式，把山脈對無線信號遮擋的不利因素，轉化為制高點中繼轉發，從而延長通聯距離、擴大覆蓋范圍、減少監控死角、降低建設投入，進而可將各節點設備采集的火災險情數據及圖像信息，全天侯實時回傳林管指揮中心或衛星通信指揮車，更可通3G/4G公網回傳遠端指揮中心，方便指揮員及時查看，科學分析。 

車載臺安裝于衛星通信指揮車及巡護車上，方便與制高點固定臺及巡護員實現“靜中通”與“動中通”靈活組網。既能作為一線指揮中心快速進入林區，便于信息采集、巡邏監控及指揮調度，并為周邊巡護員提供無線網絡支撐；又可與衛星通信系統互聯互通，將前端現場信息第一時間回傳后端監控指揮中心，對現場火情及時進行預知、應對和控制。

單兵臺小巧便攜，續航能力強，便于巡護員徒步攜帶，特別在制高點固定臺無法有效覆蓋或車載臺不可達區域時，可深入林區中執行一線突前任務，既方便與周圍車上指揮員及其它巡護員間實時語音通信，高效本地協同；又可將林區內部采集的火情視頻圖像盡可能及時回傳，向各級指揮員提供全面清晰的現場圖像。

通過無人機搭載圖像采集及機載型自組網節點設備升空，機動高效、快速可達，即可進一步擴大無線覆蓋范圍，減少覆蓋盲區，提升視頻回傳質量；又能將空中移動監控與地面固定監控有機結合、優勢互補，形成地空“立體式”監控網絡，在有效增大監控區域可視范圍，減少監控死角的同時，更好實現火情偵測預知及實時監控。

地鐵透地無線通信

針對地鐵所處地下特殊環境，在地鐵站內，通過鏈狀中繼及網狀相結合的網絡拓撲，快速部署構建無線多跳網絡，中繼接力傳輸，有效解決無線信號遮蔽，實現地上與地下間穿透無線通信，為站內工作人員提供可靠、穩定、高速的通信保障。

地鐵應用場景下，傳統網絡鋪設維護成本高，可移動擴展性差。無線MESH網絡部署方便、使用靈活、操作簡單，既能夠有效降低網絡建設及運維成本，又可滿足工作人員隨工作任務自由移動需要，還可靈活調整部署視頻監控節點，避免出現監控盲區。

無中心、全IP化MESH寬帶系統自組自愈，網絡健壯性及抗毀性強，缺少任意節點，仍可正常工作，既可作為地鐵內現有無線通信專網的覆蓋延伸，實現融合通信，又可作為地鐵內運營商公網局部發生故障時的應急備份傳輸保障。

艦船編隊海上通信

針對海上無線通信環境，艦船上搭載部署無線MESH節點，可快速組建高可靠性、高機動性、強抗毀抗干擾性、超視距傳輸的寬帶無線網絡。確保艦船編隊中艦船間、機船間的靈活組網、多跳傳輸，為用戶提供安全、可靠、穩定、及時的語音、數據及視頻等多媒體綜合傳輸業務。

支持艦船編隊海上航行時的動態組網，網絡拓撲隨編隊變化時可快速路由重構，不影響整個編隊的無線通信。通過無線多跳自組網絡，旗艦節點指揮協調整個艦隊的運行與工作，條僚艦節點將各種信息及時匯報傳輸給旗艦節點，且彼此間也可進行信息交互。同時，機載節點作為整個網絡的機動制高增強覆蓋節點，可在進一步擴大網絡相覆蓋范圍的同時，有效擴大作戰半徑視野，為旗艦節點提供更多更全面信息。此外，旗艦節點通過動中通衛星系統與遠端指揮中心實現互通。

鏈路傳輸自感知充分保障傳輸業務的連續性和流暢性，負載均衡有效提高艦船編隊無線網絡通信效率，抗干擾能力極大提升編隊海上作戰的電磁對抗能力，抗毀性可確保無線網絡具有頑強的生命力，網絡中任意單節點故障不會影響整個編隊網絡的運行，可謂“打不垮的海上移動網絡”。

大型活動安保巡邏

固定臺節點可預先部署于活動現場固定監控點，與現場安保巡邏指揮車及安保巡邏人員構建無線自組專網，高效互聯互通。在各關鍵固定監控位置，可將采集的現場圖像信息，通過單跳直通或多跳中繼方式，既可實時回傳現場指揮中心和現場安保巡邏指揮車，供指揮員隨時感知現場動態，及時處置和有效預防；又可供安保巡邏人員隨時調閱各監控區域視頻，從而及時掌握現場情形，隨時應對突發事件。

車載臺部署于現場安保巡邏指揮車上，可隨時隨地與固定監控點及安保巡邏人員，實現“靜中通”與“動中通”靈活組網。在活動安?，F場，既能作為前端指揮中心機動前移，便于現場指揮中心有效擴展安保覆蓋范圍，避免覆蓋盲區，以便對周邊安保巡邏人員實時調度管理；又能作為移動監控巡邏節點，隨時隨地采集回傳，并為安保巡邏人員提供無線寬帶網絡支撐。

單兵臺便于安保巡邏人員攜帶，在巡邏任務執行中，即方便指揮員與安保巡邏人員間實時語音通信，高效本地協同；又可將現場移動采集的高清視頻及時回傳指揮中心，減少監控死角。

事件安保

監視 協調 預防 回應

統一操控平臺

集成的基于IP網絡的Mesh電臺允許多個組織的團隊進行無縫協調和合作?；趯崟rGPS的位置報告和集成的高清視頻編碼和分配提供了一個通用的操作畫面。第三方傳感器和系統的即插即用集成可實現實時威脅檢測。

特種作戰

尋找 修復 完成 開發 分析 傳播

現代作戰人員授權

Mesh 電臺適合著身穿戴應用，它是一款智能產品，能夠以優化的尺寸、重量和功率（SWaP）為用戶帶來語音、視頻、情境感知以及強大的計算能力。通過陸地，空中和海上資源為你的下屬用戶提供聯絡，以此提供統一的作戰圖像，更大限度地提高士兵的安全。利用信息優勢來控制操作區域，從而獲得戰術優勢。

現場直播

編碼  視頻流 散布 動態

來自任何地方的流視頻

使用Mesh電臺的MANET網絡將更具挑戰性地點的動作廣播出去。長距離、高吞吐量的MIMO無線電系統與行業領先的多跳路由功能相結合，可以讓您從任何地方捕捉到動作。通過將高清編碼和網絡集成到小型可穿戴智能Mesh電臺中，您可以在不中斷動作的情況下實現頂級的視角拍攝。

應急管理

部署 互操作 定位 保護

快速的網絡部署

在任何緊急情況下，第一批出現故障的系統都是發射塔和固定基礎設施。只需打開Mesh 電臺，即可準備好并即時建立移動高速網絡。

了解你的隊友的位置，并通過利用IP 上的集成電臺來無縫地協調各個機構。你的交流不會成為第二次災難。

                                  無人駕駛系統

命令 控制 網絡 群組

擴展您的網絡

輕松將Mesh電臺集成到無人系統中。Mesh電臺的全功能智能無線電平臺提供高清視頻編碼、以太網、基于IP的RS-232、擴展范圍和極高的吞吐量。

用一個Mesh電臺替換無人平臺上的許多系統，可節省尺寸、重量、功耗和成本。您的Android控制應用程序直接安裝在Mesh電臺上，使單個智能無線電能夠飛行或驅動所有的無人系統。您的整個無人系統現在可以在一個通用網絡上運行和通信。

四、無線自組網產品及應用考量因素

無線自組網產品，從實現的技術體制，性能指標，可以分為軟件無線電平臺和WiFi Mesh，寬帶和窄帶Mesh?；谲浖o線電平臺的自組網產品，物理層的無線傳輸，充分發揮更現代的天線技術，編碼技術，調制解調技術和抗干擾技術，實現寬帶，遠距離和穩定可靠的傳輸；MAC/LLC數據鏈路層，靈活的接入機制，資源管理，和差錯控制，流量控制，功率控制，以及網絡傳輸層，優化的路由設計，鄰域維護，退避窗口，和自適應傳輸，達到前所未有的大規模，大容量，高效安全的組網靈活性?；诟咄ǖ雀鞣N芯片的WiFi Mesh，成本低，體積尺寸小，功耗低。

A、工作環境、通信距離

無線自組網的靈活組網和強大傳輸，更符合各種森林湖泊，荒山野地，密集樓群，以及隧道涵洞，地下空間等復雜地形環境的信息傳輸。

無線通信的傳輸距離，首先取決于工作頻段的電磁波的傳播特性，有天波，地波，空間波，以及不同傳輸媒介導致的直射，反射，繞射和散射，以及快速移動導致的時空變化，使得無線電波的傳播非常復雜，路徑損耗，陰影衰落，多徑效應和多普勒效應，導致接收信號的大尺度慢衰落和小尺快衰落。其次跟產品所采用的傳輸技術密切相關，OFDM，單載波頻域均衡，MIMO，協同通信，大幅度提高在復雜環境下的寬帶傳輸距離。

B、提供業務、傳輸速率

專用無線通訊設備，可以提供對講語音，各種測控、位置等異步數據流以及IP流、高清視頻，可以進行廣播、組播和定向傳播，單條點對點鏈路的傳輸速率，可以從幾百K，幾兆到上百兆。

C、網絡規模、多次跳轉

理論上，無線自組網，可以支持無限的節點規模，實際當中，受限于鏈路速率帶寬和傳輸信息，尤其是節點，鏈路，路由，協議等公共信息，隨著節點網絡規模的增加，限制業務信息的傳輸，和實際節點數量，網絡規模。

動態路由，多跳中繼，是無線自組網的更大優勢。理論上，跳轉次數，也是無限。無線自組網節點電臺的收發，工作與時分雙工TDD，節點電臺的中繼功能，通過存儲轉發進行，store forward repeater，這樣，一個數據包，每經過一次中繼，需要增加一個鏈路的傳輸時間，也就是說，同一個數據包，中轉一次，增加一個傳輸時間，結果，多次中轉，也就是多跳以后的實際傳輸速率，會下降。通過頻分復用和空間復用，可以做到，三跳以后，傳輸速率，不再下降。

D、傳輸延時、視頻時延

用通訊設備來傳輸信息數據，從接口輸入，到編碼，調制，發射，再到，接收，解調，解碼，和接口輸出，整個的處理傳輸時間，從一毫秒到幾十毫秒，取決于，硬件平臺和傳輸協議，無線自組網電臺，在10毫秒左右。

視頻傳輸，從攝像頭（十幾毫秒），視頻編碼（幾十毫秒），到網口通信設備的發射和接收（十毫秒），再視頻解碼（幾十毫秒），到顯示器（十幾毫秒），全過程的端對端的延時，在一佰多毫秒到三五百毫秒之間。

E、抗干擾及保密通信

通過電磁波傳輸信息的無線電通信，干擾和抗干擾，是一對矛和盾。采用帶通濾波器，抑制帶外雜波、諧波，是寬帶通信的常用抗干擾措施。 MimoMesh寬帶自組網電臺，采用時域數字濾波和MIMO智能天線，有效抑制帶外干擾。同時，支持智能選頻工作模式，當設備組網狀態下，工作頻點被干擾時，可智能選擇沒有干擾的頻點進行組網傳輸，有效躲避隨機干擾；和支持自主跳頻工作模式，提供工作頻段范圍內的任意一組工作信道，全網高速同步跳變，有效躲避惡意干擾。此外，電臺采用FEC前向糾錯、ARQ差錯控制等傳輸機制，降低數據傳輸丟包率，提升數據傳輸有效性。

通過工作頻率，信道帶寬，系統碼，通訊距離，工作模式等參數設定，排除非法加入。 MimoMesh寬帶自組網電臺，全自主研發，自定義波形、算法和傳輸協議，空口傳輸采用64bits密鑰，可動態生成加擾序列，實現信道加密。支持DES56/AES128/AES256的信源加密，增強安全性。另外，電臺提供芯片、TF卡和保密機等硬件加密。

參考文獻

1、無線自組網組網與接入控制 沙學軍 何晨光 吳瑋 葉亮編著

2、移動Ad Hoc網絡：自組織分組無線網絡技術 陳林星 曾曦 曾毅

3、MimoMesh寬帶自組網電臺 深圳市華夏盛科技有限公司