CN107580312A - 一种多模智能无线自组网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于恶劣通信环境下的多模智能无线自组网系统，其由若干个节点组成，各节点均包括移动公网通信模块、局域网通信模块、自组网通信模块以及分别与各模块相连的多网路由决策控制模块。移动公网通信模块通过移动公网基站接入互联网；局域网通信模块通过局域网接入互联网；自组网通信模块通过自组网天线与其余节点组网通信。多网路由决策模块对其移动公网通信模块以及局域网通信模块与互联网的连通状态进行检测，当移动公网通信模块或局域网通信模块可与互联网连通时，则将其所属的节点标记为网关节点；当移动公网通信模块或局域网通信模块无法与互联网连通时，则计算与其所属节点最近的网关节点以及到网关节点的路由。

Description

一种多模智能无线自组网系统
技术领域
本发明涉及自组网通信领域，具体涉及一种多模智能无线自组网系统。
背景技术
移动公网(各运营商提供的移动网络)在城市、乡镇区域具备覆盖范围广，资费低廉，方便易用等特点，在各行业的数据通信中得到应用广泛。但在偏远的郊区和山区，移动通信基站无法做到全方位覆盖，存在着通信盲区。在自然灾害或者应急事件发生时，移动网络的基站可能瘫痪，导致事件区域的网络中断。
因此，亟待研究一种适用于恶劣环境下的多模通信系统，以保障现场区域、以及现场区域与后方的信息互联，支撑自然抢险、应急救灾等工作的进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于恶劣通信环境下的多模智能无线自组网系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多模智能无线自组网系统，由若干个节点组成，各节点均包括：
移动公网通信模块，所述移动公网通信模块通过2G或3G或4G天线与移动公网基站通信，通过移动公网基站接入互联网；
局域网通信模块，所述局域网通信模块通过有线接口或WiFi天线与某一局域网互联，进而接入互联网；
自组网通信模块，所述自组网通信模块通过自组网天线与其余节点组网通信；
多网路由决策控制模块，所述多网路由决策控制模块分别与所述移动公网通信模块、局域网通信模块以及自组网通信模块相连；
所述多网路由决策模块对其所控制的移动公网通信模块以及局域网通信模块与互联网的连通状态进行检测，当移动公网通信模块或局域网通信模块可与互联网连通时，则将其所属的节点标记为网关节点，直接与互联网通信；当移动公网通信模块或局域网通信模块无法与互联网连通时，其计算与其所属节点最近的网关节点以及到网关节点的路由，通过与网关节点的组网实现其所属节点与互联网的通信。
进一步地，当所述移动公网通信模块同时满足以下条件，即判定移动公网通信模块与互联网连通：
a、移动公网通信模块拨号成功；
b、移动公网通信模块检测到的信号强度大于一个阈值TRSSI；
c、移动公网通信模块与指定互联网服务器收发数据包测试错包率不超过阈值TPER。
进一步地，当所述局域网通信模块同时满足以下条件，即判定局域网通信模块与互联网连通：
a、无线网络已经连接上WiFi热点，或者有线连接检测与交换机连接成
功；b、它与指定互联网服务器收发数据包测试错包率不超过阈值TPER。
进一步地，当移动公网通信模块或局域网通信模块无法与互联网连通时，所述多网路由决策控制模块通过最短路径算法计算与其所属节点最近的网关节点以及到网关节点的路由。
进一步地，所述移动公网通信模块为LTE-TDD模块、TD-SCDMA模块、LTE-FDD模块、CDMA2000模块、CDMA模块以及WCDMA模块中的一种或多种。
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，多模智能无线自组系统将移动自组网与传统的移动公网进行深度结合，在实现它们的优势互补的基础上，提供了更加灵活的网络特性，其主要表现在：
(1)、在公共移动通信网络覆盖较好的区域，智能无线自组系统利用现有的公网设施，完成现场区域之间、现场区域与互联网之间的信息互联互通；
(2)、在完全没有公共移动通信网络覆盖的区域，智能无线自组系统利用自组网方式，在现场区域形成网状内部网络，完成现场区域之间的信息互联互通，在这种情况下，智能无线自组系统的某个或者某些节点可以利用以太网、WIFI等方式与其他专用网络(如卫星网络)连接，实现现场区域与互联网之间的信息互联互通；
(3)、在公共移动通信网络覆盖不完全的区域，可将整个现场区域分为两类区域：第I类为公共移动通信网络信号覆盖较好的区域；第II类为公共移动通信网络信号覆盖较差的区域。整个现场区域内的智能无线自组系统利用自组网方式实现网状连通，而在第I类区域内的智能无线自组系统自动成为“网关节点”，开启公网移动通信设备将现场网络与互联网桥接，完成现场区域与互联网之间的信息互联互通；
在应急救灾场景下，公共移动通信网络覆盖不完全的可能性较大，因此(3)是一种更加灵活、切合实际的组网应用方式。同时，多模智能无线自组系统深度结合了多种通信方式，各个节点均可以作为网关，实现混合网络的互联互通。对比现有的基于自组网的应急通信方案，具有较大的优势。
附图说明
图1为本发明中各节点的结构框图；
图2为本发明的某种使用场景；
图3为本发明在图2所示使用场景中的路由方式。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
本发明公开了一种多模智能无线自组网系统，其由若干个节点组成，参考图1所示，各节点均包括移动公网通信模块、局域网通信模块、自组网通信模块、多网路由决策控制模块、内存模块、移动公网天线、RJ45接口、WiFi模块以及自组网天线。所述多网路由决策控制模块分别与内存模块、移动公网通信模块、局域网通信模块以及自组网通信模块相连。
所述移动公网通信模块通过2G或3G或4G天线与移动公网基站通信，以通过移动公网基站接入互联网，通常其支持各个运营商的蜂窝网络，其为LTE-TDD模块、TD-SCDMA模块、LTE-FDD模块、CDMA2000模块、CDMA模块以及WCDMA模块中的一种或多种。所述局域网通信模块通过有线接口(即10M/100M/1000M的RJ45接口)或WiFi天线(802.11a/b/g/n/ac系列)与某一局域网互联，进而接入互联网；所述自组网通信模块采用自组网通信协议，能够完成多个节点设备的互联互通，它包括自组网物理层，自组网MAC层，自组网网络层等一系列协议栈，支持信息的多节点多跳传输，其通过通过自组网天线与其余节点组网通信。
所述多网路由决策模块为多网融合的核心，其通过检测“移动公网通信模块”、“局域网通信模块”、“自组网通信模块”的连接状态和反馈信息，来综合计算智能无线自组系统的路由，从而实现多网络之间的信息互通。
具体地，当移动公网通信模块或局域网通信模块可与互联网连通时，则将其所属的节点标记为网关节点，直接与互联网通信；当移动公网通信模块或局域网通信模块无法与互联网连通时，其计算与其所属节点最近的网关节点以及到网关节点的路由，通过与网关节点的组网实现其所属节点与互联网的通信。
当所述移动公网通信模块同时满足以下条件，即判定移动公网通信模块与互联网连通：
a、移动公网通信模块拨号成功；
b、移动公网通信模块检测到的信号强度大于一个阈值TRSSI；
c、移动公网通信模块与指定互联网服务器收发数据包测试错包率不超过阈值TPER。
当所述局域网通信模块同时满足以下条件，即判定局域网通信模块与互联网连通：
a、无线网络已经连接上WiFi热点，或者有线连接检测与交换机连接成功；
b、它与指定互联网服务器收发数据包测试错包率不超过阈值TPER。
当移动公网通信模块或局域网通信模块无法与互联网连通时，其所属节点无法成为网关节点，所述多网路由决策控制模块通过最短路径算法计算与其所属节点最近的网关节点以及到网关节点的路由，利用该路由路径实现其节点到互联网的通信。
本实施例中，多模智能无线自组节点无需做任何设置，节点与移动公网的连接、节点与局域网的连接、节点之间的自组网连接均是自动完成的，并且智能无线自组系统的网络路由也是自动计算，无需人工干预。当然，在实际使用的时候，也允许用户进行干预。比如关闭移动公网连接功能等。
如图2所示的是多模智能无线自组网系统的某种使用场景，其中序号1-7为多模智能无线自组节点，它们具备相同的硬件结构，每个节点均由所述的移动公网通信模块、局域网通信模块、自组网通信模块以及多网路由决策控制模块构成。
每个节点均允许0个至多个的IP设备接入，比如IP摄像机、基于VoIP的电话机，手机终端等等。这些节点在热点区域通过自组网形成一个临时网络，其中节点1、2、3、4、5、6、7间的虚线表示自组网网络连接，这些节点可通过自组网的多跳转发机制进行相互的通信。
在图2所示的场景下，节点6、7位于移动公网的覆盖区域；节点5被安装至一个能够连接上互联网的区域，节点5通过以太网与互联网相连接；因此节点5、6、7均可以自动检测到它们可以通过非自组网方式连接到互联网。
通过多模智能无线自组系统的网络路由算法，节点1-7可以与其他的任何节点通信、也可以与互联网进行互联互通。图3所示的是在图2所示使用场景中可能的某一种路由方式。
即：节点6，7直接通过移动网络基站与互联网连接；节点1通过节点7的中继后与互联网连接；节点2，3通过节点1，7的中继后与互联网连接；节点5通过以太网接口直接与与互联网连接；节点4通过节点5中继后与互联网连接。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种多模智能无线自组网系统，由若干个节点组成，其特征在于，各节点均包括：
移动公网通信模块，所述移动公网通信模块通过2G或3G或4G天线与移动公网基站通信，通过移动公网基站接入互联网；
局域网通信模块，所述局域网通信模块通过有线接口或WiFi天线与某一局域网互联，进而接入互联网；
自组网通信模块，所述自组网通信模块通过自组网天线与其余节点组网通信；
多网路由决策控制模块，所述多网路由决策控制模块分别与所述移动公网通信模块、局域网通信模块以及自组网通信模块相连；
所述多网路由决策模块对其所控制的移动公网通信模块以及局域网通信模块与互联网的连通状态进行检测，当移动公网通信模块或局域网通信模块可与互联网连通时，则将其所属的节点标记为网关节点，直接与互联网通信；当移动公网通信模块或局域网通信模块无法与互联网连通时，其计算与其所属节点最近的网关节点以及到网关节点的路由，通过与网关节点的组网实现其所属节点与互联网的通信。
2.如权利要求1所述的一种多模智能无线自组网系统，其特征在于，当所述移动公网通信模块同时满足以下条件，即判定移动公网通信模块与互联网连通：
a、移动公网通信模块拨号成功；
b、移动公网通信模块检测到的信号强度大于一个阈值TRSSI；
c、移动公网通信模块与指定互联网服务器收发数据包测试错包率不超过阈值TPER。
3.如权利要求1所述的一种多模智能无线自组网系统，其特征在于，当所述局域网通信模块同时满足以下条件，即判定局域网通信模块与互联网连通：
a、无线网络已经连接上WiFi热点，或者有线连接检测与交换机连接成功；
b、它与指定互联网服务器收发数据包测试错包率不超过阈值TPER。
4.如权利要求1所述的一种多模智能无线自组网系统，其特征在于：当移动公网通信模块或局域网通信模块无法与互联网连通时，所述多网路由决策控制模块通过最短路径算法计算与其所属节点最近的网关节点以及到网关节点的路由。
5.如权利要求1所述的一种多模智能无线自组网系统，其特征在于：所述移动公网通信模块为LTE-TDD模块、TD-SCDMA模块、LTE-FDD模块、CDMA2000模块、CDMA模块以及WCDMA模块中的一种或多种。
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