基于WIMAX地震救援现场应急通信网络的研究设计

摘要

通常情况下，地震是一种突发性、破坏力强的自然灾害，强烈地震可造成大量的人员伤亡和经济损失，严重影响着人们的生活和发展。地震发生后，灾区的通信中断，直接影响了灾区的正常的通信，导致灾区与外界的隔绝。如何去应对地震灾害，减轻人员伤亡和财产的损失，是各国政府需要解决的问题。经历了几次地震后，显现出我国灾害救援存在着严重的问题，如效率低下、盲目指挥、通讯困难等。在实际的救援行动中，在各项救援工作已经准备就绪的情况下，如何在最短时间内建立灾区与外界间的联系是救灾的首要任务之一。而与外界联系目前主要依靠的是通信工具与网络，但是这二者在地震发生以后都会受到不同程度的影响，基站损害，大型的网络瘫痪，因此震后通讯和网络问题直接关系到整个救援的效率和成功率，是我们亟需解决的问题。
　　常规通信不能正常运行的情况下，灾区应急通信是整个救援工作最有效的通讯工具。国内外抗震救援的实践表明，一旦发生地震，现场应急通信系统是救援的关键。基于灾区现场应急通信系统是灾区与外界通信的重要手段，在救援工作中起着关键性的作用，是确保灾区与外界信息相互流通的重要手段，是救灾工作指挥、协调、组织的重要保障，直接关系到整个救援工作的进程、效率，对民心安抚、社会稳定有重大的作用。
　　本文从我国抗震救援的现状进行了分析，详细阐述了建立现场应急通信的系统的重要性。综合考虑灾区复杂多变的实际环境因素，选用WIMAX作为现场应急通信系统的主流传输网络。然后对WIMAX技术的相关理论、网络结构搭建、特点、应用成功案例、关键技术进行研究，设计了基于WIMAX现场应急救援通信网络的总体方案设计，论证了通信系统选用自适应网络的优势。进一步从应急通信系统的现场网络覆盖、传输网络、卫星通信和广域网接入等进行深入的研究。接下来研究现场应急通信系统的数据采集、现场中心平台和系统的供电等几方面。本文的最后是应急通信系统的软件设计与平台搭建，从数据处理，信息传输和发布、系统网络维护等几方面展望了系统的可行性。整个现场应急通信系统包括以下几部分现场数据采集、自适应WIMAX网络、现场数据中心交换、卫星和3G网络的传输、救援指挥中心的数据处理和发布、指挥中心把信息反馈给救现场整个传输过程可以逆行进行，系统实现了预期的功能。总结和展望了本文的研究工作，明确了今后研究的内容。在以后的救援工作中有很大的应用前景。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据和研究意义

1．2 课题研究背景与现状

1．3 研究内容与需求分析

1．3．1 本设计的主要研究内容

1．3．2 通信系统的关键性能和相应的技术参数

1．4 章节安排

第2章 WIMAX网络体系结构及关键技术

2．1 WIMAX相关理论概述、发展及应用场景

2．1．1 IEEE802．16标准简介

2．1．2 WIMAX技术发展及应用的案例

2．1．3 WIMAX技术终端接入分析

2．1．4 无线技术的发展趋势

2．2 无线局域网络的搭建

2．2．1 无线WIMAX网络的基本组成结构

2．2．2 WIMAX网络框架设计

2．2．3 数据协议层

2．3 WIMAX的关键技术的分析和对比

2．3．1 WIMAX与3G的技术对比

2．3．2 WIMAX技术的优势

第3章 地震救援应急通信系统整体设计

3．1 WIMAX应急现场通信网络的总体框架设计

3．2 高可靠自适应WIMAX网络特性

3．2．1 WIMAX网络拓扑结构

3．2．2 高可靠自适应耦合WIMAX网络

3．3 Mesh网络结构优势

3．4 基站搭建选址研究

第4章 基于WIMAX网络地震救援系统的现场覆盖

4．1 现场应急救援系统的设计

4．2 现场应急通信系统传输网络的研究方案

4．2．1 WIMAX+CDMA2000组合传输网络

4．2．2 WIMAX+WCDMA组合网络传输方式

4．2．3 WIMAX与TD-SCDMA的联合组网

4．2．4 WCDMA与TD-SCDMA混合组网架构

4．3 卫星通信传输系统的广域网接入研究

4．3．1 卫星通信系统的发展概述

4．3．2 卫星通信系统接入传输设计

第5章 地震救援现场数据采集系统设计

5．1 地震现场数据采集的总体设计

5．2 地震现场数据采集设计

5．2．1 无线网络摄像机

5．2．2 无线地震监测仪器

5．2．3 WIMAX手机及IP电话

5．2．4 支持无线网络的笔记本电脑

5．2．5 移动单兵

5．3 地震救援应急通信系统的现场平台搭建

5．4 应急通信系统的供电研究

第6章 系统软件设计

6．1 软件流程设计图

6．2 软件设计的整体框架

6．3 地震监测数据处理软件

6．4 信息颁布和交流平台的实现

6．5 系统网络管理

6．6 系统的功能

第7章 总结

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果