甘肃山区应急通信范围自组网覆盖方案及测试报告

1.项目实施方案

1.1自组网设备网络搭建

1.1.1组网概念及部署方式

无线自组网多媒体宽带传输系统是采用全新的“无线网状网”理念设计的移动宽带多媒体通信系统。系统采用无中心、分布式网络架构，支持任意网络拓扑，多跳中继，动态路由，抗毁性强。所有节点能够在快速移动、遮蔽非视距等复杂应用场景下，实现多路语音、数据及视频等多媒体信息的实时交互。

部署方式如下图：

1.1.2自组网技术特点

1、智能化网络，即动态组网、去中心化、易扩展性等

无中心快速组网：设备开机后，会迅速搜索和发现附近的其他设备，无须预先进行网络规划和配置，自动组建网络。当有其他节点加入到现有当中时，新的设备将通过直连或者跳转的方式与原有的网络融合成一个更大的网络，使整个网络的正常的工作不依赖于任一节点。

可靠的网络传输：频率可以灵活配置，使设备在面对多变、复杂、灵活的环境时，依然能够保证正常的通信工作和数据业务。在实际使用过程中，如果节点遭受意外导致业务中断，网络将会重新选择一条链路继续传输数据，保证业务的正常运行。

易于扩展：新的无线自治网设备可直接接入到原有的网络当中；如果某个节点处在网络覆盖范围之外，还可以使用其他节点作为中继点的方式让该节点接入网络。

2、高带宽，支持高清视频传输

设备具备着高带宽的特性，点对点传输速率更可达50Mbps以上，借助着此项特点，可支持高清视频的传输。

3、安全与加密

无线传输对于网络安全与数据加密有着极高的要求和敏感性，可提供以下几种策略与手段：

网络节点与硬件设备唯一的MAC地址捆绑；

网络标识码来区分局域网内节点合法性；

可以选用AES128或AES256加密技术,使整个网络安全可靠；

除此之外，在数据入网之前，通过第三方设备来提高防护等级。

4、产品功能特色

4.1、硬件平台

基于FPGA+ADC芯片的SDR平台方案（可定制实现软硬件国产化率 100%）

   4.2、通信波形

TDD-COFDM+MIMO，可选A,B,C,D四种软件波形，全双工双向通信

1.1.3本项目的部署策略

固定监控点部分采用自组网室外固定台电台：可适用于室外长期无人值守环境，同时可作为运营商备份通信链路，解决运营商网络受到自然灾害时基站断链变为孤岛等问题。全IP 化设计,支持多网 融合/异构组网,军品级设计,有效抵抗各种严峻环境。

护林车部分采用车载电台：在远处距离前端侦测人员20 公里外的应急通信指挥车上安装一台自组网车载节点设备，自 组网车载电台设备通过无线自组网链路与无人机上的自组网机载节点设备构建无线通信网络。

无人机部分采用机载电台：机载模块小巧轻便，固定在无人机上，作为自组网空中中继节点，为现场周边环境及通信网络 提供强有力的链路支持。同时可为无人机自动巡航提供可靠的通信链路。

临时指挥中心部分采用三屏指挥箱电脑：便于携带、即开即用，可展示多画面，内置指挥调度软件4G 和Wi-Fi 模组等，适合野外临时指挥。

1.1.4固定台建设点位信息

固定台配置

室外固定基站型自组网设备具有防腐蚀、防雨水、防高温等特性,可挂载于基站铁塔等固定物体上，通过一定高度可有效扩大自组网之间通信覆盖范围,解决远距离信号传输等问题。同时具有更强发射功率,可与车载、单兵等节点之间保持高速、可靠的双向信号传输。产品可适用于室外长期无人值守环境,同时可作为运营商备份通信链路,解决运营商网络受到自然灾害时基站断链变为孤岛等问题。全 IP 化设计,支持多网融合/异构组网,军品级设计,有效抵抗各种严峻环境。

（室外基站图）

1.1.5单兵手持台配置

单兵手持台自组网设备外形精致、重量轻便，仅840g，便于手持携带或挂于腰肩、背部。可为公安执法、消防救援、特种作战等紧急任务提供高效数字融合通信网络。产品开机状态可控制在秒级，具备自动建链、自动搜寻等特点。为应急指挥提供语音组呼、视频回传、GIS 定位、人员感知等多媒体交互业务。同时可通过无人机链路扩大单兵手持台通信范围，建立突发事件现场、现场指挥中心双向通信链路。

（单兵手持台图）

1.1.6背负台配置

单兵背负基站型自组网设备机动灵活,可将设备背负于身后,减轻额外重量或作为中继基站固定放置。开机上电即可自动建链组网,无需额外配置工作。每台背负基站 节点无需通过中心节点转发数据信息,所有节点都可同时作为数据信息采集节点、中继转发节 点以及数据信息输出节点。组网方式随环境动态变化,满足多场景应用需求。设备在无遮挡环

境下传输距离可达 30KM 以上,在强遮挡环境中,仍然能保持高数据传输通信。军品级设计,有效应用于各种严峻环境领域。

（背负台图）

1.1.7机载台配置

近年来，伴随着能力上的巨大进步,小型无人载具日益被赋予更复杂的任务，不仅是个体任务，更包括协同任务。任务的复杂化智能化对无人系统的通信链路的能力也提出了更高的要求。机载台在尺寸和重量非常小的情况下，实现了强大的自组网通信能力，为中小型无人载具的集群协同提供强有力的链路支持。

（机载台图）

1.1.8车载台配置

移动车载型自组网设备具备1U 产品结构，可满足用户在车辆行驶过程中“动中通”需求。车辆即使在高速状态下行驶，也能与各节点之间保持可靠、高效的双向数据传输。产品内部集成北斗定位、PTT语音、4G/5G 等模块，可满足用户多种通信需求。产品在无遮挡环境下传输距离可达15KM 以上。产品具备AES128/256 加密技术。适用于移动性覆盖、中继接力多跳传输、远距离覆盖等应用场景。军品级设计，有效抵抗各种严峻环境等领域。

（车载台图）

1.1.9三屏指挥箱电脑配置

便携式指挥箱采用一体化便携机设计，三个17.3寸LED 显示屏设计，中间为主屏，左侧、右侧分别为从屏，可展示调度系统多画面，适合野外作战指挥。

（三屏指挥箱电脑图）

1.2.0防爆单兵图传头盔摄像机配置

单兵图传头盔摄像机在图传指挥控制中心、4G网络或自组网电台的支持下，可实现视频图像实时后台观看，指挥系统具有地图轨迹回放、危险报警弹窗、电子围栏、远程对讲、小组对讲，群组广播、集群对讲等功能，通过单兵第一视角使后方指挥中心快速响应应对各种作战场景和危险的救灾现场。

（防爆单兵图传头盔图）

2.结合保护区需求

2.1无人机图传及远程控制

无人机自组网采用无线宽带自组网技术实现的小尺寸专网通信模块，体积小、重量轻，适合于搭载无人机、无人船、机器人或其他专业设备，可为视频、语音、数据等上层应用提供IP透明传输通道。无需依赖基础通信设施，无需人工配置，即可实现随时随地快速组建通信网络。无人机自组网是由无人机充当网络中的移动节点，而在自组网领域，应用较为先进的，当属mesh网状网络。结合无人机技术与mesh网络，利用无线远程传输的优势，可以适用多种复杂环境下的组网通信需求，同时，每一台无人机采用mesh网络，能让多个无人机设备进行大面积的网络通信覆盖；当存在通信距离较远时，无人机A无法与远程地面控制站D直接通信时，可以直接增加中间节点B或C的方式，进行信号转发，从而实现更远的距离覆盖网络。小尺寸自组网模块是一套具有无线收发装置的通信装置，若干个节点可组成一个智能、多跳、移动、对等的去中心化临时性自治网络通信系统，节点之间采用动态网状连接，无中心节点，能更有效的分摊网络流量，且具有更强的网络健壮性。网络中的任意终端节点互相平等，任何一个节点的离开或消失不会影响整个网络的运行。在不依赖任何通信网络基础设施的情况下提供一种通信支撑环境，从而实现快速的网络部署。

2.2自组网公网覆盖

1、在森林林区内选取适合的地点，将适量的远距离无Mesh基站安装在铁塔上，充分利用山区地势高的优势，MESH基站可与公网基站共址部署、互联互通。通过多跳接力、中继转发方式，将采集的森林林区数据及图像信息，全天候实时回传，更可通过5G/4G公网回传远端指挥中心，方便实时查看、科学分析，同时Mesh手持提供WiFi接口，通过Mesh基站与公网基站连接把公网信号通过Mesh链路传至手持端，手持端WiFi开启可共享WiFi热点，方便林中作业及救援人员通过手机或者平板可第一时间与指挥中心通过公网进行联系沟通

2、 指挥车和护林巡逻车上部署车载MESH节点，快速进入森林林区，便于信息采集、巡逻监控及指挥调度，并为森林林区安全员提供无线网络支撑；同时，通过与卫星通信系统互联互通，将森林林区现场信息时间回传后端监控指挥中心。

3、安全员徒步携带单兵MESH节点，可深入森林林区执行一线任务，既方便与周围车上指挥员及其他安全员间实时语音通信，高效本地协同；又可将森林林区内部采集的高清视频图像尽可能及时回传，向后方平台提供全面清晰的现场实时图像。

4、无人机搭载机载自组网节点设备升空，既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可视范围。

3.实测数据

为验证方案可行性，在洮河国家级自然保护区实际测试自组网网络覆盖。

3.1测试场景

选择某一林火监控系统点位部署固定台，人员配备手持台在其周边非视距山沟内行走，测试自组网设备网络覆盖范围。

3.2测试设备

本次测试因固定站及固定站所配天线体积大、无电池供电、不方便携带等因素，此次测试设备由固定站更换为背负站，固定站所配10dBi天线更换为8dBi天线。

本次测试设备为SDR-A2-20W（背负站，使用8dBi天线）、SDR-A1-4W（手持台，使用3dBi天线）、SDR-A3-4W（机载台，使用3dBi天线）。

3.3测试过程

时间：2023年11月18日-2023年11月19日

测试点位：11月18日木耳镇占占村卡布梁点位安装背负站作为中继，两队分别从燕麦地沟和博峪沟进行测试，因等塔工耽误了时间，仅在博峪沟中段与燕麦地沟测试语音、视频业务，测试成功。（注：本次测试因固定站不方便携带等因素，改用SDR-A2-20W背负站作为此次测试中继点位，天线改用8dBi增益天线。后续233均为测试中继点位。）

木耳镇占占村卡布梁点位

一小队在燕麦地沟可直接看到中继点位，由视距条件下向非视距方向行走约2公里，测试语音、视频，测试成功。链路拓扑图如下：（注：一小队选用SDR-A1-4W手持台测试，天线选用3dBi增益天线，后续216均为一小队测试设备。）

视距条件下链路

非视距条件下链路

二小队在博峪沟看不到中继点位，在非视距下测试语音、视频，测试成功。链路拓扑图如下：（注：二小队选用SDR-A2-20W背负站作为车载端测试，天线选用8dBi增益天线，后续232均为二小队测试设备。）

两个小队直接通信链路

11月19日木耳镇扎列村阿角小沟山梁点位，一小队在阿角小沟进行测试，二小队在桑布沟保护站进山，分别测试了大围场沟和马阴仓主沟。大围场沟全沟覆盖良好，马阴仓主沟末段，地面无法建立连接。使用无人机在200米高度建立正常通信，无人机在300米高度实现视频传输。除马阴仓主沟末段外，其余段落基本实现全覆盖。（注：因遮挡严重地区无法直接与中继节点通信，因而采取使用无人机升高作为空中中继节点，后续224为无人机中继节点。）

一小队在阿角小沟通过中继节点与二小队建立连接后步行进入山区内，在非视距条件下行走约3公里，3公里范围内均可正常通信。链路图如下：

一小队步行测试点位1链路拓扑图

一小队步行测试点位2链路拓扑图

一小队测试人员

二小队大围场沟链路拓扑图

二小队马阴仓主沟末段通过无人机中继通信链路拓扑图

二小队大围场沟测试点位

二小队马阴仓主沟末段无人机中继

3.4测试总结

部分重遮挡区域采用无人机空中中继基本实现半径10公里范围内网络全覆盖。