敖騰

【摘要】 海事巡邏船在執(zhí)行應急搜救、溢油指揮和特殊行動時對編隊自組網(wǎng)有迫切的需求。本文從自組網(wǎng)的路由協(xié)議入手，闡述了按需路由的基本原理，并結(jié)合海事巡邏船編隊的特性引入了集群路由協(xié)議；然后對船舶編隊自組網(wǎng)通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行了描述，指出了自組網(wǎng)特點；最后針對自組網(wǎng)通信安全問題提出具體的解決思路。

【關鍵詞】 船舶編隊 自組網(wǎng) 路由協(xié)議 集群路由

一、引言

隨著我國綜合國力和經(jīng)濟社會建設不斷發(fā)展，船舶活動密集區(qū)域不斷擴大，海上交通風險凸顯，為切實履行海事部門水上交通安全監(jiān)督管理職責以及配合海上維權(quán)執(zhí)法行動，特別是應急搜救、溢油指揮和特殊行動等任務需求時，船舶編隊顯得十分必要，如何解決編隊船舶之間的通信問題則迫在眉睫，而移動自組網(wǎng)技術提供了一種可行的解決方式。本文是移動自組網(wǎng)技術在海事巡邏船編隊組網(wǎng)這一典型場景中的具體應用研究。

二、自組網(wǎng)路由協(xié)議

自組網(wǎng)是指一組帶有無線接收裝置的移動節(jié)點組成的一個多跳臨時性的自治系統(tǒng)[1]，主要應用在沒有網(wǎng)絡基礎設施支持的環(huán)境中或現(xiàn)有網(wǎng)絡不能滿足移動性、機動性等要求的情況下。

與單跳無線網(wǎng)絡不同，自組網(wǎng)各節(jié)點之間是通過多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制進行數(shù)據(jù)交換，需要路由協(xié)議進行分組轉(zhuǎn)發(fā)，是各移動節(jié)點互相通信的基礎。無線信道變化的不規(guī)則性，節(jié)點的移動、加入、退出等都會引起網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。路由協(xié)議的作用就是監(jiān)控網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的這種動態(tài)變化，定位目的節(jié)點位置，產(chǎn)生、維護和選擇路由，交換路由信息，確保網(wǎng)絡連通[2]。

自組網(wǎng)一般采用按需路由策略，按需路由認為在動態(tài)變化的自組網(wǎng)環(huán)境中，沒有必要維護去往其他所有節(jié)點的路由，僅在沒有去往的節(jié)點路由的時候才“按需”進行路由發(fā)現(xiàn)。拓撲結(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容是按需建立的[2]。

海事巡邏船編隊執(zhí)行任務時，一般由一艘船舶作為指揮船舶，其余船舶根據(jù)指揮船舶的通信指令進行通信。因此，自組網(wǎng)協(xié)議還具備了集群的特征。集群路由協(xié)議中，節(jié)點可分為普通節(jié)點（工作船）和群首節(jié)點（指揮船）兩種類型。工作船和指揮船共同維護所在集群內(nèi)部的路由信息，指揮船負責所管轄集群的拓撲信息的壓縮和摘要處理。代表性的路由協(xié)議是CEDAR協(xié)議。

三、船舶編隊通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

船舶編隊通信主要依靠基礎傳輸網(wǎng)絡和業(yè)務平臺兩部分?；A傳輸網(wǎng)絡主要采用寬帶編隊傳輸設備結(jié)合光纖（近海）或衛(wèi)星通信系統(tǒng)（遠海）；業(yè)務平臺可采用一套基于IP的多媒體集群指揮調(diào)度系統(tǒng)，可以實現(xiàn)集語音、視頻、數(shù)據(jù)為一體的信息采集、交互與處理。業(yè)務平臺與傳輸網(wǎng)絡通過基于以太網(wǎng)的IP端口互連。

四、船舶編隊自組網(wǎng)特點

通過上述部署可以實現(xiàn)編隊之間實時雙向數(shù)據(jù)、話音、報文交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、指令中繼功能，使得指揮指令更加準確、快捷、安全的傳遞。船舶編隊自組網(wǎng)具有如下特點：

（1）網(wǎng)絡容量：自組網(wǎng)節(jié)點數(shù)不小于10個。

（2）業(yè)務類型：可承載基于IP的語音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體綜合業(yè)務傳輸。

（3）傳輸速率：支持業(yè)務傳輸吞吐量信道速率不小于80M bps，業(yè)務速率不小于60M bps，可滿足10個船載臺站同時接入，每個船載臺站接入業(yè)務吞吐量不小于2M bps。

（4）傳輸距離

？ 岸海接入

不小于50公里（岸基站高度100米）；

？ 編隊自組網(wǎng)通信

通信單跳不小于20海里；

通信語音不小于3跳，數(shù)據(jù)不小于6跳。

（5）傳輸時延：≤30 ms（單跳）。

五、船舶編隊通信安全

由于移動自組網(wǎng)節(jié)點間是通過無線信道進行通信的，傳送的信息容易受到監(jiān)聽、篡改、偽造等；自組網(wǎng)同時又是一個多跳無線網(wǎng)絡，路由協(xié)議需要每個節(jié)點的參與。因此，為了解決數(shù)據(jù)來源不可控、數(shù)據(jù)信息被竊取、通信過程被監(jiān)聽等通信安全問題，需要對船舶編隊通信鏈路進行加密，以確保編隊通信安全。船舶編隊通信安全可以采用PKI數(shù)字簽名技術，搭建CA身份認證系統(tǒng)，為船舶編隊內(nèi)的各節(jié)點發(fā)放數(shù)字證書，明確密鑰分發(fā)管理機制，以鑒別收發(fā)者的身份，同時保障各節(jié)點通信內(nèi)容的完整性，并做到通信信息的不可抵賴、不可篡改。

六、結(jié)論

移動自組網(wǎng)由于不需要固定基站的支持，在軍事戰(zhàn)術通信、應急通信、協(xié)同移動通信等方面有廣闊的應用前景。本文是移動自組網(wǎng)技術在海事巡邏船編隊組網(wǎng)這一典型場景中的應用；由于海上通信環(huán)境容易受到氣象、水文等自然因素的影響，同時還受到衛(wèi)星覆蓋情況的影響，通信環(huán)境比較復雜，進一步的通信保障還有待研究。

參 考 文 獻

[1]IETF. Mobile ad hoc networks charter [EB/OL]. http：//www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html，1999-07-31.

[2]史美林，英春.自組網(wǎng)路由協(xié)議綜述[J].通信學報，2001，22（11）：93-103.