无线自组织应急通信网络的入网管理
英文摘要:This paper examines network control processes and conflict in an Ad hoc network in ordinary mode and Mesh mode in Wide Area Network(WAN). Distributed network management is proposed with a back-off mechanism and algorithm. The process and performance of this algorithm is analyzed, and other key issues and trends in network management are discussed in conclusion.
英文关键字:network management; back-off algorithm; Ad hoc network; certification process
基金项目：国家高技术研究发展(“863”)计划(2008AA011004)
目前，公共安全机构和组织在应急处理和灾害响应时，越来越多地采用无线技术提供高效的命令、控制和通信保障。近年来多次紧急事件和灾害显示，出现紧急事件和发生灾害的时间、地点和规模难以预测。加之当有灾害事件发生时，既有的通信设施和手段往往遭到破坏，依赖既有的网络基础设施来进行应急通信的质量需求是无法保障的[1]。因此，具有分布式、移动性、扩充性、自适应性和灵活性的无线自组织网络成为进行应急通信组网的重要手段。
1 自组织应急通信网络概述
自组织(Ad hoc)网络是一种多跳的自治系统。1968年在美国建立的ALOHA网络和在1973年提出的PR网络就是自组织网络的原型。其实ALOHA是一种单跳网络，需要固定的基站，网络中的每个节点之间都可直接连接互相通信。而PR网络的提出，才是真正意义上地实现了多跳网络。PR网络中各节点无需直接连接，在两个距离远而无法直接通信的节点之间，能够通过中继的方式传送信息。PR网络之后改名为Ad hoc网络，即自组织网络。还有一些与Ad hoc网络技术相关的研究项目获得资助，包括可生存自适应网络(SURAN)、低成本报文无线电(LCR)、可生存通信网络(SCN)、战术因特网和近期无线电(NTDR)等[2]，这些网络的研究成果为自组织应急通信网络的研究奠定了重要的基础。
自组织应急通信网络是应用自组织网络技术构造满足应急通信需求的网络。自组织应急通信网指在紧急情况下不需要依靠既有的网络基础设施，利用具备自组织网络能力的通信节点，快速地组建通信网络，提供应急通信能力的网络。这个网络由一组带有无线收发装置的可移动节点组成无中心网络；是可以不依赖人为操作的自组织、自愈合的网络。网络中的各个节点相互协作，实现信息交换和服务共享。由于自组织应急通信网络独特的组网方式，网络具有6个显著特点：网络拓扑结构动态变化、自组织无中心、多跳通信、节点处理能力和能源受限、无线传输带宽受限、通信安全面临挑战[3]。
另一方面，自组织应急通信网络也具备了高可靠性、灵活性和低成本的特点；网络中多个通信路径和自动路径配置成为可能。网络中每个节点都兼有主机和路由器两种功能：作为主机节点运行各种用户程序，作为路由器节点运行网络配置的路由协议。在通信过程中，如果网络或环境发生变化，网络中的节点则协同工作，节点自动地重新配置，为所传递的信息寻找最合适的有效路径。因此，自组织应急通信网络重要的能力就是自动快速组网和通信。
第三代移动通信协作项目(3GPP)、欧洲通信标准化组织(ETSI)和互联网工程任务组(IETF)等标准化组织都在自组织应急通信网络方面展开了研究，并制订了相关的标准[4-5]。IETF专门设立了一个移动自组织网络研究课题组(MANET)，针对无线自组织多跳网络开发基于IP的路由协议，使IP协议扩展到自组织组网的无线网络；3GPP和IETF在自组织网络节点接入和自优化等方面制订了标准。它们的区别在于，3GPP规定标准的使用环境为全球无线接入网络(UTRAN)和演进通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)，而ETSI标准适用环境为SP-42、SP-46。可以看到，关于自组织应急通信网络标准还没有制订出统一的、协调一致的标准。
本文为解决出现突发事件后无线自组织应急通信网络的快速组网问题，提出使用“时间关键”组网技术。“时间关键”源于军用战术通信网络中从发现目标、定位目标、直到攻击目标的时间限制要素。根据突发事件的等级，制订从网络建立需求提出，网络组建，网络节点入网和认证，网络通信启动，直至移动节点全部入网的时间限制。本文针对时间关键的入网过程中的机制、入网流程、入网协议和消息等方面，对这个过程中出现的节点冲突问题进行分析，提出相应的入网管理方法。
2 入网过程
