孫鵬飛　于洋　孫紅

【摘? 要】為降低專網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)（P-IoT）的建網(wǎng)成本，實現(xiàn)靈活部署和增強(qiáng)抗毀性以滿足行業(yè)用戶的應(yīng)用要求，需對P-IoT自組網(wǎng)模式進(jìn)行研究。首先，闡述了P-IoT自組網(wǎng)模式的重要性;在此基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)架構(gòu)、支持的拓?fù)漕愋?、協(xié)議棧設(shè)計以及技術(shù)優(yōu)勢對P-IoT自組網(wǎng)模式加以分析;最后，分析了P-IoT自組網(wǎng)模式在智能抄表與智能林防領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。P-IoT自組網(wǎng)模式在多種應(yīng)用環(huán)境下都能很好地滿足行業(yè)用戶的需求，在未來專網(wǎng)市場P-IoT自組網(wǎng)模式必將具備極強(qiáng)的競爭力。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);專網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng);自組網(wǎng)模式

Research on Self-Organizing Network Mode for Private Internet of Things

SUN Pengfei1， YU Yang2， SUN Hong2

（1. Institute of Communication Technology， Harbin University of Technology， Harbin 150080， China;

2. Hytera Science&Technology Co.， Ltd.， Shenzhen 518057， China）

[Abstract]?For reducing the capital expenditure of private Internet of Things （P-IoT）， realizing flexible deployment and enhancing the robustness of P-IoT， P-IoT self-organizing network mode should be studied to satisfy the application requirements of industry users. Firstly， the importance of P-IoT self-organizing network technology is elaborated. P-IoT self-organizing network technology is further analyzed in terms of the system architecture， network topology， protocol stack design and technical advantages. Finally， the innovative applications of P-IoT self-organizing network mode are discussed in the fields of intelligent meter reading and intelligent forest defense. P-IoT self-organizing network mode can meet the needs of industry users well in a variety of application environments and will have a strong competitiveness in future private network market.

[Key words]Internet of Things; private-internet of things; self-organizing network mode

0? ?引言

物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展了移動通信的服務(wù)范圍，從人與人通信延伸到人與物、物與物的智能互聯(lián)[1]。全球范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在不斷進(jìn)步的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、平臺技術(shù)等推動下掀起了新一輪發(fā)展熱潮[2]。隨著物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，專網(wǎng)用戶對物聯(lián)網(wǎng)的需求日益迫切[3]。據(jù)IDC預(yù)測：2019年至2022年期間全球物聯(lián)網(wǎng)支出將保持兩位數(shù)的年增長率，在2022年超過1萬億美元大關(guān)[4]。另據(jù)賽迪顧問預(yù)測：2025年我國物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將達(dá)到53.8億[5]。面向未來，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將會呈爆發(fā)式增長，數(shù)以億計的設(shè)備將接入網(wǎng)絡(luò)，締造出規(guī)模空前的新興產(chǎn)業(yè)，為專網(wǎng)通信帶來無限生機(jī)。

P-IoT利用行業(yè)用戶的VHF、UHF窄帶授權(quán)頻譜，通過多種傳輸模式為行業(yè)用戶提供多樣化專網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)[6]。在滿足物聯(lián)網(wǎng)對遠(yuǎn)距離無線接入技術(shù)低功耗、廣覆蓋、海量連接等要求的同時，因其是依托于行業(yè)專網(wǎng)構(gòu)建的專屬通信管道，P-IoT具有自主可控的特點(diǎn)，在安全性、可靠性、終端功耗等多方面優(yōu)勢顯著，更貼合專網(wǎng)行業(yè)用戶的特殊需求[7-9]。目前，P-IoT在石油化工、森林防火、地質(zhì)災(zāi)害救援等應(yīng)急領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用于實戰(zhàn)[10]，這些應(yīng)用案例有力證明了P-IoT技術(shù)的先進(jìn)性、實用性和有效性。同時，文獻(xiàn)[10]指出在應(yīng)急場景中用自組網(wǎng)技術(shù)作為專網(wǎng)的備份或延伸網(wǎng)絡(luò)。將P-IoT技術(shù)與自組網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)將兼具專網(wǎng)安全可靠和自組網(wǎng)靈活抗毀的優(yōu)點(diǎn)，為P-IoT技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)指明了方向。

1? ?P-IoT自組網(wǎng)模式的意義

P-IoT自組網(wǎng)模式是指大量P-IoT終端之間有序互通并自動組成大面積覆蓋網(wǎng)絡(luò)的工作模式。P-IoT自組網(wǎng)模式具有以下特點(diǎn)：

（1）自組織與獨(dú)立組網(wǎng)。P-IoT自組網(wǎng)模式不需要任何預(yù)先架設(shè)的無線通信基礎(chǔ)設(shè)施，所有節(jié)點(diǎn)通過分層的協(xié)議體系與分布式算法來協(xié)調(diào)每個節(jié)點(diǎn)各自的行為。節(jié)點(diǎn)可以快速、自主和獨(dú)立地組網(wǎng)。

（2）多跳路由。由于每個節(jié)點(diǎn)的無線發(fā)射功率的限制，每個節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍都是有限的。有效覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)之間通信，必須通過中間節(jié)點(diǎn)的多跳轉(zhuǎn)發(fā)來完成。P-IoT自組網(wǎng)模式中的分組轉(zhuǎn)發(fā)由多跳節(jié)點(diǎn)按照路由協(xié)議來協(xié)同完成。

（3）動態(tài)拓?fù)?。P-IoT自組網(wǎng)模式允許特定類型的節(jié)點(diǎn)在沒有數(shù)據(jù)上報的時候進(jìn)入休眠狀態(tài)，同時網(wǎng)絡(luò)中的個別節(jié)點(diǎn)可能由于技術(shù)故障、自然原因等出現(xiàn)宕機(jī)，因而為了保證網(wǎng)絡(luò)的正常工作，P-IoT自組網(wǎng)模式支持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)變化。

基于以上特點(diǎn)，P-IoT自組網(wǎng)模式一方面可以在無基站情況下完成終端的靈活組網(wǎng)和對目標(biāo)區(qū)域的完整覆蓋，能夠滿足對無網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)進(jìn)行關(guān)鍵信息采集的需求，如應(yīng)用于地震災(zāi)區(qū)、礦區(qū)礦道、地鐵隧道等基站信號覆蓋不良的特殊場景。另一方面，P-IoT自組網(wǎng)模式可以通過網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與外部系統(tǒng)互連，打通目標(biāo)區(qū)域與外部的數(shù)據(jù)通道，將目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息回傳至數(shù)據(jù)中心，便于后方了解目標(biāo)區(qū)域的實時態(tài)勢，同時結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析比對和未來態(tài)勢預(yù)測等。例如，在地質(zhì)災(zāi)害救援場景使用自組網(wǎng)模式的P-IoT終端，將現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、救援人員監(jiān)測管理數(shù)據(jù)、物質(zhì)監(jiān)測管理數(shù)據(jù)等回傳至現(xiàn)場指揮中心，便于指揮員綜合研判后下達(dá)指令。

2? ? P-IoT自組網(wǎng)模式

2.1? 系統(tǒng)架構(gòu)

在P-IoT自組網(wǎng)模式的系統(tǒng)架構(gòu)中，根據(jù)P-IoT自組網(wǎng)模式設(shè)備功能以及復(fù)雜程度的差異，將設(shè)備分為全功能設(shè)備（FFD ， Full-Function Device）和精簡功能設(shè)備（RFD， Reduced-Function Device）。其中，全功能設(shè)備可以存儲完整路由信息，可以作為遠(yuǎn)程設(shè)備之間的中繼器來進(jìn)行通信，能夠拓展網(wǎng)絡(luò)的范圍，負(fù)責(zé)搜尋網(wǎng)絡(luò)，并可在任意兩個設(shè)備之間建立端到端的傳輸，具有更多的存儲和計算能力，其復(fù)雜度相對較高。精簡功能設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，其附帶有限的功能來控制成本和復(fù)雜性，只能與全功能設(shè)備交互。設(shè)備的類型決定了其在系統(tǒng)架構(gòu)中擁有不同的角色和任務(wù)分工。P-IoT自組網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)包含三種設(shè)備角色，分別是端設(shè)備、路由器和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。P-IoT自組網(wǎng)模式的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。端設(shè)備處于網(wǎng)絡(luò)的末端位置，即MS1、MS2和MS5所在位置，只具有簡單的收發(fā)功能，不能進(jìn)行分組的轉(zhuǎn)發(fā)，它可以是RFD或FFD。路由器可位于網(wǎng)絡(luò)中的任何位置，通常通過發(fā)送信標(biāo)實現(xiàn)與周圍節(jié)點(diǎn)的同步，且具有轉(zhuǎn)發(fā)分組的功能。圖1中的MS3、MS4、MS6～MS9均為路由器，MS1、MS2和MS5可以是路由器，也可以是端設(shè)備，路由器只能由FFD充當(dāng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器一般處于網(wǎng)絡(luò)的非末端位置，為整個網(wǎng)絡(luò)的主控節(jié)點(diǎn)，并且每個網(wǎng)絡(luò)只能有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。圖1中的MS-Target即為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，它是三種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種，存儲容量最大、計算能力最強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)建立、啟動并維護(hù)一個網(wǎng)絡(luò)，具體職責(zé)包括選擇合適的射頻信道、選擇唯一的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、建立路由和持續(xù)接收信息。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器只能由FFD充當(dāng)。

2.2? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

如圖2所示，P-IoT自組網(wǎng)模式支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括星型拓?fù)?、鏈型拓?fù)?、樹型拓?fù)浜途W(wǎng)型拓?fù)洹Ｐ切屯負(fù)渲饕迷谥蓖Ｊ较?，所有從設(shè)備都要連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立維護(hù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，從設(shè)備只能和協(xié)調(diào)器進(jìn)行直接數(shù)據(jù)傳輸，而與其他設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)。鏈型拓?fù)渲械囊粋€端節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，中間節(jié)點(diǎn)是路由器，另一個端節(jié)點(diǎn)為路由器或端設(shè)備。樹型拓?fù)涞臉涓?jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，既有父節(jié)點(diǎn)又有子節(jié)點(diǎn)的設(shè)備是路由器，只有父節(jié)點(diǎn)沒有子節(jié)點(diǎn)的設(shè)備可以是路由器，也可以是端設(shè)備。在樹型網(wǎng)絡(luò)中，端設(shè)備只能和自己的父設(shè)備進(jìn)行通信，如果要與父設(shè)備以外的其他設(shè)備通信，必須經(jīng)過樹型路由完成通信。網(wǎng)型拓?fù)渲?，每個設(shè)備都可以與在無線通信范圍內(nèi)的其他任何設(shè)備進(jìn)行通信。理論上任何一個設(shè)備都可定義為PAN主協(xié)調(diào)器，設(shè)備之間通過競爭的關(guān)系競爭主協(xié)調(diào)器。但是在實際應(yīng)用中，用戶往往通過軟件定義協(xié)調(diào)器并建立網(wǎng)絡(luò)，路由器和端設(shè)備加入此網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)型拓?fù)渲性O(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)時，可以通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)，即多跳的傳輸方式，以增大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。

2.3? 協(xié)議棧設(shè)計

增加自組網(wǎng)模式的P-IoT協(xié)議棧由物理層、媒體接入層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。物理層負(fù)責(zé)無線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收、射頻收發(fā)器的激活和關(guān)閉、接收包鏈路質(zhì)量指示以及物理層屬性參數(shù)的獲取與設(shè)置。媒體接入層的功能包括：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)，與信標(biāo)同步，鏈路的建立和斷開，為設(shè)備的安全提供支持，提供CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoid，帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問）機(jī)制的信道接入。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的入網(wǎng)與脫網(wǎng)管理，路由的發(fā)現(xiàn)和維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)地址的分配。應(yīng)用層的功能可根據(jù)使用需求做定制化設(shè)計。協(xié)議棧分層結(jié)構(gòu)如圖3所示：

3? ? P-IoT自組網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢

3.1? 安全可靠

安全性方面，P-IoT自組網(wǎng)模式采用中心節(jié)點(diǎn)管控的機(jī)制，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一管理。接入網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)需要向中心節(jié)點(diǎn)登記，并獲得由網(wǎng)絡(luò)分配的網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)節(jié)點(diǎn)地址的特點(diǎn)來防范非法終端。P-IoT自組網(wǎng)模式也可采用鑒權(quán)機(jī)制來進(jìn)一步保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。另外，P-IoT自組網(wǎng)模式可采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，防止非法設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行竊取，保證整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性。

可靠性方面，專網(wǎng)自組網(wǎng)有著專網(wǎng)先天性的優(yōu)勢，工作在獨(dú)立的授權(quán)頻段，相較于公網(wǎng)受到的外界干擾更小，管道質(zhì)量更優(yōu)異。對于采用多跳的自組網(wǎng)，無論是在單跳數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量上，還是在多跳傳輸?shù)哪芰ι咸峁┝烁涌煽康谋ＷC與支持。P-IoT自組網(wǎng)模式對網(wǎng)絡(luò)有著更好的自主可控性。P-IoT自組網(wǎng)模式采用中心節(jié)點(diǎn)管控的機(jī)制，可實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的管理與監(jiān)測。中心節(jié)點(diǎn)可根據(jù)應(yīng)用場景確定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，同時能監(jiān)測到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，通過對網(wǎng)絡(luò)的管控能夠?qū)崿F(xiàn)自組網(wǎng)高質(zhì)量、高可靠的服務(wù)。

3.2? 低功耗

P-IoT自組網(wǎng)模式支持端設(shè)備的休眠機(jī)制。在整個時間軸上，端設(shè)備的狀態(tài)區(qū)可分為活動區(qū)和非活動區(qū)，非活動區(qū)階段端設(shè)備處于休眠狀態(tài)，以達(dá)到省電的效果。其中活動區(qū)和非活動區(qū)的長度可根據(jù)端設(shè)備的業(yè)務(wù)量的多少進(jìn)行配置。由于P-IoT自組網(wǎng)模式采用信標(biāo)同步機(jī)制，因此不必?fù)?dān)心端設(shè)備休眠后無法與網(wǎng)絡(luò)同步。P-IoT自組網(wǎng)模式端設(shè)備的休眠機(jī)制很好地做到業(yè)務(wù)實現(xiàn)與省電的完美結(jié)合。端設(shè)備休眠機(jī)制超幀結(jié)構(gòu)如圖4所示：

3.3? 靈活的傳輸模式

P-IoT自組網(wǎng)模式支持兩種傳輸模式：4FSK模式和QAM模式?？筛鶕?jù)實際業(yè)務(wù)需求對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的傳輸模式進(jìn)行靈活配置，使P-IoT自組網(wǎng)模式適用于更多的業(yè)務(wù)場景。當(dāng)用戶對數(shù)據(jù)的傳輸速率有一定要求時，可選擇QAM模式。16/64QAM傳輸模式能夠更快速地實現(xiàn)數(shù)據(jù)端到端的傳輸，滿足用戶對數(shù)據(jù)高速傳輸要求;當(dāng)用戶通信環(huán)境相對惡劣并且對自組網(wǎng)的傳輸數(shù)據(jù)量要求相對較低時，可選擇4FSK模式。4FSK能夠提供相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，滿足用戶對數(shù)據(jù)傳輸可靠性的要求。

3.4? 多拓?fù)涠鄨鼍皯?yīng)用

P-IoT自組網(wǎng)模式支持星型拓?fù)洹㈡溞屯負(fù)?、樹型拓?fù)洹⒕W(wǎng)型拓?fù)涞榷喾N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，星型拓?fù)溥m用于小范圍區(qū)域內(nèi)布網(wǎng)，可用于樓宇抄表、工廠廠房監(jiān)測等，例如應(yīng)用于熱能工廠廠房中進(jìn)行溫度檢測及數(shù)據(jù)上報。鏈型拓?fù)溥m用于長距離鏈狀分布的應(yīng)用場景，例如智慧路燈和隧道照明等。樹型拓?fù)浜途W(wǎng)型拓?fù)溥m用于廣覆蓋、多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用場景，例如智能林防等。多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢使得P-IoT自組網(wǎng)模式能夠適用于更多的生活工作場景之中，滿足多行業(yè)用戶的使用需求。

3.5? 支持多種路由算法

P-IoT自組網(wǎng)模式的網(wǎng)型拓?fù)渲С侄喾N路由算法，可分成按需路由和表驅(qū)動路由兩類。無論采用哪種路由算法P-IoT自組網(wǎng)模式都具備靈活的網(wǎng)絡(luò)自愈能力。P-IoT自組網(wǎng)模式網(wǎng)型拓?fù)淇筛鶕?jù)應(yīng)用場景的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)配置不同的路由算法。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少，且對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實時性要求較高時可采用按表路由;在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，且對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實時性要求不高的情況下可采用按需路由。P-IoT自組網(wǎng)模式的多路由算法特點(diǎn)使其在應(yīng)對不同環(huán)境時都能夠有著很好的傳輸效率。

4? ? P-IoT自組網(wǎng)模式應(yīng)用場景

4.1? 智能抄表

現(xiàn)代生活中，水表、電表和煤氣表的抄錄和收費(fèi)，是城市生活的一個大問題。近年來，信息化社會在逐步改變?nèi)藗兊纳罘绞脚c工作習(xí)慣的同時，也對一些傳統(tǒng)的理念提出了挑戰(zhàn)。人們出于對隱私、安全、便利等方面的考慮，漸漸排斥入戶抄表，如圖5所示。另一方面，隨著供水、供電、供氣、供熱等部門對“一戶一表”工程改造的推進(jìn)以及對自動化的要求，遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)已成為水、電、氣、熱自動化管理和智能化控制不可缺少的組成部分，融入物聯(lián)時代實現(xiàn)智能有效的管理已成必然。特別是國家無委會將原來模擬電視的470 MHz-510 MHz頻段釋放用于民用計量，無線抄表方案發(fā)展進(jìn)一步加速。

相比于免授權(quán)頻段（如LoRa）和公網(wǎng)授權(quán)頻段（如NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng)））的無線抄表技術(shù)，P-IoT自組網(wǎng)模式具有很大技術(shù)優(yōu)勢。一方面P-IoT自組網(wǎng)模式可以自動組建網(wǎng)絡(luò)、自動發(fā)現(xiàn)與自動刪除節(jié)點(diǎn)，無需手動設(shè)置路由，組網(wǎng)靈活，維護(hù)簡單。另一方面，P-IoT自組網(wǎng)模式基于P-IoT技術(shù)，在數(shù)據(jù)安全方面防控全面：一是防竊聽能力強(qiáng)，對關(guān)鍵數(shù)據(jù)、用戶隱私及終端位置等信息進(jìn)行全方位保護(hù);二是防偽造能力強(qiáng)，對非法感知設(shè)備和偽造的數(shù)據(jù)鑒別能力強(qiáng);三是防攻擊能力強(qiáng)，對非法設(shè)備利用竊取到的歷史數(shù)據(jù)發(fā)起攻擊的抵御能力強(qiáng);四是訪問控制能力強(qiáng)，防止設(shè)備與數(shù)據(jù)被非法使用或訪問的措施完善。

4.2? 智能林防

隨著國家做出一系列加快林業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略部署，全國森林資源總量在不斷增長，對森林防火工作也提出了更高的要求。森林防火必須貫徹“預(yù)防為主，積極撲救”的方針，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早解決。因而采用技術(shù)手段進(jìn)行林火監(jiān)測報警是必由之路。由于林區(qū)有其地理特點(diǎn)，部署有線網(wǎng)絡(luò)異常困難，無線通訊以其配置靈活、建設(shè)快捷、性能高效、低成本等特點(diǎn)正廣泛應(yīng)用于森林防火上，而在公網(wǎng)和專網(wǎng)基站信號無法覆蓋的監(jiān)測盲區(qū)，可搭建P-IoT自組網(wǎng)模式實現(xiàn)最后幾公里的信息監(jiān)測覆蓋。

在監(jiān)測盲區(qū)有針對性地對林地被監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測布控，利用P-IoT自組網(wǎng)模式建成監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)監(jiān)測需要和具體環(huán)境將端設(shè)備和路由器以壁掛或抱桿的方式部署在監(jiān)測位置，對森林顆粒物、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，當(dāng)測得數(shù)據(jù)符合林火特征時發(fā)出報警信號。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立和維護(hù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至固定基站，最終回傳至后方監(jiān)控中心。自組網(wǎng)設(shè)備支持太陽能供電，可配置端設(shè)備為半休眠模式，節(jié)省用電。森林作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、天氣多變，對設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性提出了更高的要求。一旦設(shè)備因技術(shù)故障、自然原因等引發(fā)故障，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)退網(wǎng)，P-IoT自組網(wǎng)模式可自動調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，重新建立路由，保證整個網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，確保了森林盲區(qū)監(jiān)測的連續(xù)穩(wěn)定。利用P-IoT自組網(wǎng)模式可實現(xiàn)森林監(jiān)控區(qū)域全覆蓋，一旦出現(xiàn)火情可第一時間通知防火值班人員，做到及時發(fā)現(xiàn)、及時撲救，使火災(zāi)隱患消亡在萌芽狀態(tài)。

智能林防應(yīng)用場景如圖6所示。

5? ?結(jié)束語

P-IoT自組網(wǎng)模式在行業(yè)用戶對專網(wǎng)自組網(wǎng)需求迫切的背景下應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)是一種高安全、高可靠、能為行業(yè)用戶提供多種應(yīng)用需求的自組網(wǎng)技術(shù)。本文重點(diǎn)介紹了P-IoT自組網(wǎng)的工作模式、技術(shù)優(yōu)勢以及應(yīng)用場景。靈活的傳輸模式、多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及路由算法使P-IoT自組網(wǎng)模式在多種應(yīng)用環(huán)境下都能很好地滿足行業(yè)用戶的需求，在未來專網(wǎng)市場P-IoT自組網(wǎng)模式必將具備極強(qiáng)的競爭力。

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作者簡介

孫鵬飛：副教授，碩士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)任哈爾濱工業(yè)大學(xué)通信技術(shù)研究所教師，兼任哈爾濱海能達(dá)科技有限公司總經(jīng)理，主要從事專網(wǎng)移動通信技術(shù)研究、產(chǎn)品研發(fā)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

于洋（orcid.org/0000-0002-1026-9797）：

工程師，博士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)任職于海能達(dá)通信股份有限公司，主要從事標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃與制定、專網(wǎng)通信及寬帶技術(shù)研究等工作。

孫紅：工程師，碩士畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)，現(xiàn)任職于海能達(dá)通信股份有限公司，主要從事標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃與制定、O-RAN技術(shù)研究、自組網(wǎng)技術(shù)研究等工作。