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摘要：当前事故灾害呈现出多元化发展的趋势，对于事故灾害开展的现场救援工作，传统通信已经不能为其提供有效保障，容易使得事故灾害现场的救援工作受到影响。MESH自组网技术是消防救援工作中应用最为广泛的技术，能够缓解传统通信系统瘫痪造成的救援延误情况，使消防救援工作迅速、指令准确下达。本文对消防应急通信中MESH自组网技术的应用情况进行分析。
关键词：MESH自组网技术；消防应急通信；应用
The application of MESH self-networking technology infire emergency communication
Peng Qi
(Qingyuan Fire rescue detachment,Qingyuan Guangdong,511500)
Abstract:The current accident disaster is diversified.For the on-site rescue work of the accident disaster,traditional communication can no longer provide it with effective guarantee,which affects the rescue of the accident disaster.The use of MESH self-networking technology is the most widely used technology for fire rescue work.It can alleviate the rescue delay situation caused by the paralysis of the traditional communication system,so that thefire rescue work is quickly and the instructions are issued accurately.This article analyzes the application of MESH self-networking technology infire emergency communication.
Key words:MESH self-networking technology;fire emergency communication;application
目前，针对无线自组网络、现有基础网络之间的联系研究较少，无法保障二者的有机结合，导致消防应急通信保障工作受到影响。针对这种情况，MESH自组网技术在消防应急通信中的应用还需要进行深入分析，通过强化网络理念来不断增强消防应急通信的适应性，使救援现场与指挥中心的信息交互更为通畅。
一、MESH自组网技术概述与作用
(一)概述
MESH自组网技术是能实现动态操作的自组织分布式多跳网络技术，用于消防应急通信等救援工作，具有分布快、移动性强、环境适应效果好、开放速度快等优点。MESH网络最早出现于20世纪90年代，是ADHOC网络的扩展。ADHOC网络作为最早的分组网络系统，可以实现水、陆、空等各种军事作战环境中移动设备的相互通信[1]。然而，ADHOC技术的成本太高，随着技术的发展，研究人员引入了一种更便捷的分组网络，称为MESH。无线MESH网络技术适用于火灾应急通信，因为不需要使用固定网络来接入通信设备，所以MESH网络可以更快地启动，并且投资较低。网状网络中的多跳节点可以提供多条连接路径，即便是某一节点出现故障，其他节点仍可以使用有效路径继续传输数据，使得整个通信系统的性能不受影响，可靠性更强。
(二)作用
除网状宽带自组织网络通信链路外，便携式自组织网络设备还可以使用4G/5G公共网络链路进行实时语音传输，接收移动应急便携式视觉命令[2]。便携式应急指挥箱能满足前端与后端指挥中心之间的无线通信。无线自组织网络通信系统可以有效地将现场情况实时传输到指挥中心。单兵便携式平台还可以进行实时通信和定位，以确保消防人员的安全。MESH自组网设备能在地下实现不同层次的语音覆盖，包括每个设备的定位、双向音频和视频通信，为灾难现场的关键区域提供清晰的音频和视频无线网络。消防指挥车可以应用MESH自组网技术与现场终端的不同节点建立联系，也可通过电缆等设备与现场指挥部或指挥中心进行信息传输，形成一个应急通信系统。在没有其他链路的情况下，可以采用空中无人机进行节点的构建，这样也能将现场的信息传输到现场指挥部或指挥中心，从而实现无线自组织网络应急指挥调度的一体化。
二、基于MESH自组网技术的消防应急通信网络系统架构设计
整体消防应急通信网络系统架构的建设需要以现场指挥中心为核心基础，从而方便开展现场的组织和协调工作，并根据通信子系统划分任务区域，对不同任务进行分配。由于MESH自组网技术具有网格化的特点，因此提升了组织分配的有效性，避免了交叉影响。救援现场开展的工作需要由不同子系统共同完成，因此应急通信系统既要承担指挥部署的责任，也要协助好救援各方面的通信工作。系统可以通过长距离链路与外界联系，并且利用短波、卫星通信等技术打造链路。
(一)救援现场指挥部设计
救援现场指挥部是应急通信的主要枢纽，也是现场救援工作开展的重要调度载体，发挥着核心作用。救援现场指挥部以链路为渠道与后方相连，这样可以集结和动员所有参与救援的队伍。不同数量的子系统共同构建成现场指挥部，各子系统能对搜集到的信息进行整合，分析救援情况，判断现场救援工作开展的合理性，同时根据分析结果部署下一步的救援工作，从而规划好整体的救援计划。接口会保留在指挥中心，属于通用接口，能够直接应用于不同信息的传输中。
(二)现场通信子网设计
在消防队伍进入灾区范围之后，为了满足灾区的通信需要，相关部门要在最短的时间内构建通信子网以便更好地覆盖所处的灾害范围。MESH自组网技术能够根据灾害现场的实际情况，结合障碍物、地理环境等信息，设置对应的无线MESH路由器，特别是在复杂环境下，灾害区域危险性较高，无线MESH路由器能够通过web完成对覆盖区域的救援工作[3]。不同救援区域在建立通信子网之后，就要与指挥中心建立联系，方便今后开展指挥救援。消防救援单位会通过通信子网进行网状网络信息的传输，协助现场救援工作的顺利开展。如果发生大面积灾难事故，就需要先确定救援区域，将人员分组，再使用通信子网进行内部通信，以避免多个团队共享一个现场通信子网导致通信混乱。每个子网与灾害现场指挥中心相连，能够形成一个分层的现场救援网络。
(三)远距离数据传输链路设计
大规模灾难发生之后会形成信息孤岛，导致灾难区域不断扩大。MESH自组网技术是通过不同数量的路由器来完成特定区域的信息覆盖，救援信息可以利用前后通信链路进行传输，这样可以解决信息不能及时传输等问题。不同的信息传输方式共同构建了组网模式，并采用卫星通信等方式构建了前后通信链路。而选择卫星通信的原因主要有以下几点。第一，卫星通信距离长，信号传输不受地形影响；第二，卫星作为中继设备直接部署在太空，不会受到灾害的破坏；第三，卫星通信设备是消防工作的主要设备。
(四)无线网络终端设计
在应急通信网络中，无线网络终端能保证不同的通信设备发挥对应的功能，终端的建立要根据不同功能的要求，使通信子网络实现连接。无线网状网络在救援过程中能帮助消防人员应对复杂的环境。这种设计具有多样化特征，比如，能够及时搜集消防人员的生命体征，确定其主要位置，针对现场可能存在的有毒气体等进行监测。终端采集各种信息后，利用通信子网络将搜集到的信息传输到指挥中心。
(五)安全监控和预警
应急通信系统将会对救援区域进行全方位的监测，及时获取风险信息，增强预防效果。在危机状况出现之前，救援区域还没有建立基础通信设施，因此需要提前部署网络，执行预警任务，做好监测工作。无线传感器网络拥有众多的节点，具有适应多种场合、覆盖范围大、监测精度高、无需人工干预等优点。无线传感器网络能实现信息数据的采集与传输，且具备强大的容错能力及与现有异构通信网络的互操作性，能提升网关传输数据的可靠性，并且与远程服务器直接连接[4]。由于传感器节点容易出现故障，出现拒绝服务的现象，因此传感器网络的安全性、容错率等也需要充分考虑，使网络生存能力不断提升。而针对这种情况，目前主要采用部署冗余传感器节点的解决方式，但是会增加相关成本投入。另一种解决方式就是在生命周期中通过协作的方法执行自检，使无线传感器网络更加快捷地收集信息，同时提高交付服务水平，可以使用基于集群的分层网络结构来完成操作。
三、MESH自组网技术在消防应急通信中的应用
(一)拓扑结构的构建
随着MESH自组网技术的不断发展，其涉及的通信覆盖范围持续扩大，接收信息的通道宽度也越来越大，使得消防应急通信质量更为稳定，在不同的救援当中发挥着巨大的作用。MESH自组网技术采用MESH网络拓扑结构，实现了不同数量的点的对接，使不同节点与节点之间的连接实现“跳转”，无需任何接入路由器也可以实现信息传输，形成自己的网络终端。无线网状网络主要由路由器及终端构成，网状路由器既能提供传统网关、中继功能，又能实现无线网状网络的不同连接。网状路由器由众多无线接口组成，构成无线接入系统。与普通路由器相比，网状路由器具有能够多跳通信等优点。
(二)多播路由协议
路由协议将会直接影响网络系统传输的效率和质量。在MESH自组网技术研究中，路由协议是其重要组成部分，也是未来主要的研究方向。针对受动态化影响的网络拓扑结构，路由协议主要有单播和多播两种形式，都是单点到多点或是多点到多点的传输。与单播路由相比，在协议上，多播路由的传输效率和质量更高，并且简化了创建单独路由的步骤，对不同的节点进行信息发送，并在多个副本中转发节点，降低了网络拥堵状况的发生概率，提高了网络资源利用率。数据传输在多播路由协议下，能保障隐私和安全。
(三)网络组织模式
灾害发生之后，消防人员需要立刻投入救援工作，但是受环境、地质、位置等多方面因素的干扰，单一通信模式并不适合所有的灾害应对。多种通信混合模式能够提供专业的通信支持。当前MESH自组网技术能够形成混合网格。在紧急情况发生后，公共通信系统会遭受不同程度的破坏，直接导致网络信息传输速度、效率直线下降。在应用短波电台时，技术人员通常将信息直接传输到数据中心。虽然卫星通信覆盖范围较大，但组网能力较差，结合网状自组织网络，能够快速构建完整的应急通信系统，确保消防指令按时发布，提高消防员的应急能力[5]。
(四)消防现场实施
新型无线自组织网络形态能够与短波、卫星等直接联系，是对5G等移动通信网络的延伸，可以更好地接入无线覆盖的领域，进一步提升消防救援现场的应急通信质量。消防现场实施的网络模式通常为网状，并且根据实际状况需要实现设计的多样化。IP68音频扬声器就在模式选择当中实现了直接对接，这样可以对不同的软件设备进行自动识别，在地下建筑也可以与外界保持顺畅联系，实现消防信息的互联互通，维护消防指挥现场的秩序。
发(五)混合式无线通信网络
基站设备受到不同因素的影响，会出现不同程度的损坏，使其无法正常运转。即便是强制使用，也会由于信道运行环境恶化或者是使用流量的急剧增多，使移动终端无法对基站进行正常访问。针对这种状况，相关人员就要利用MESH自组网技术的技术优势及蜂巢网络的特点，共同构建混合式无线通信网络。在这种网络状态下，移动终端能够根据实际的运行情况对自组织模式或者蜂巢模式进行操作选择。自组织模式运行需要构建逐跳路由，这样才能更好地访问基站，而蜂巢模式能够直接进行数据的传输。在蜂巢模式下，不同的节点能直接传输数据，当发生紧急情况无法直接与基站通信时，节点将切换到自组织模式，并尝试通过多跳转发到基站的路由。
四、结语
消防救援将会面对复杂的险情及危害多发的事故现场，因此，构建安全稳定的应急通信的重要性进一步凸显。而MESH自组网技术具有非视距传输系统，携带方便，能够快速组网，从性能来看能够有效地应对不同救援环境，应用广泛的无线宽带通信平台，将事故现场情况、人员状态等信息实时、动态地传输到指挥中心，满足对事故现场救援的信息采集要求，方便指挥中心根据事故现场的实际情况制订符合救援要求的计划方案，为消防救援提供充分的通信保障。随着MESH自组网技术的进一步发展，以MESH自组网技术为基础的应急通信系统将会成为消防救援的最佳通信方式。
【参考文献】
[1]幸雪初,曾凡兵.MESH网络技术在消防应急通信中的应用[J].网络安全技术与应用,2012(10).
[2]杨晓峰.MESH网络技术在消防应急通信中的运用[J].长江信息通信,2021(8).
[3]张亮.论MESH网络技术在消防应急通信中的应用[J].中国新通信,2020(9).
[4]李俊锋,裴建国,白立崧,曹岩松.无线Mesh网络技术在应急救援通信保障中的应用研究[J].武警学院学报,2019(10).
[5]唐艳.无线Mesh网络原理及其在应急通信中的应用[J].数字通信世界,2015(4).
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