Mesh网络技术在消防应急通信中的应用

■ 贺灿辉 长沙市消防救援支队

随着城市化发展速度的不断加快，现代化建筑场所不断变得复杂，给消防应急处理提出了较大的难题。为保障人们的安全，应加强消防应急工作水平的提升，通过利用Mesh网络技术对通信系统进行优化，提高应急通信系统的设计应用效果，从而提升消防应急工作效率。

一、Mesh网络技术概述

（一）Mesh网络技术分析

Mesh网络主要由路由器和客户端构成，其中通过网线进行连接，在运行过程中，与传统无线网络存在较大差异，其能够通过构成网络的方式进行多跳网络连接。在Mesh网络技术中，通过多跳网络进行连接不需要进行接入点权限访问，可直接与其他网络节点进行连接，实现信号的传输。在该结构的使用过程中，由于能够与不同网络阶段进行有效连接，使其能够避免因信息过多导致的通信堵塞情况发生。在实际的运行中，相关通信信息发现节点流量较为拥挤时，能够自动选择其他的网络节点，构成新的网络通路。通过其他方式完成相应的通信连接，从而有效提高整体的通信效率，提高通信的实时性和有效性。

（二）Mesh网络结构组成

1.网络节点分类

Mesh网络技术中的网络阶段主要分为三种：其一为客户端的节点，其主要为客户通信服务，在进行通信过程中，能够与其他节点进行连接，完成相应的信息通信。在对客户端的阶段设计与控制的过程中，主要包括普通型和增强型两种管理模式。两种类型的客户端在进行建设管理过程中，增强型的信息发送和接受能力相对较强，受到外界因素的影响相对较小。其二为路由器节点，在进行信息系统构建和传输的过程中，Mesh网络技术中的路由器节点支持多跳网络传输，使整体的信息传输效果得到进一步提升[1]。传统路由器的节点较为单一，在信息的传输过程中，智能进行单节点的访问与连接。其三是网关节点，在传统的信息传输过程中，受到网关的影响，需要提前进行访问，进行权限的确认后才允许进行信息传输。在Mesh网络技术中，网络能够进行无线的拓展，同时能够与其他网络进行连接，提高信息传输的实际效果。

2.网络结构控制

Mesh网络结构主要分为三种：

第一，平面无线结构。平面结构中的网络节点设计一般使用对等模式，在进行信息传输的过程中，能够实现节点与用户端的连接，不需要与外界网络进行连接，减少外网的影响，从而使整体网络结构的连接和通信过程中呈现的效果更为理想，但由于配置模式等原因的影响，该结构在一定范围内的作用效果较为理想，但在大范围的应用中需要进行优化。

第二，分层无线结构。该结构在进行构建的过程中一般分为两层，在上层结构中主要构建路由器的节点，通过节点连接相应的骨干网络，使整体网络的运行效率得到提升。分层结构中的下层主要是客户端的节点，但受到上下层的节点构建方式的影响，上层节点和下层的节点无法进行直接联通，需要通过骨干网络的设置进行相应的管理，从而实现节点的连接。此外，通过节点能与其他网络进行连接，实现信息通信[2]。在进行结构建设的过程中，骨干节点的布置数量越多，其内部的机构越复杂，在实际的连接过程中，能够更好地进行误差识别和排除，提高信息通信传输的准确性和安全性。

第三，混合网络结构。该结构指的是平面无线网络结构与分层网络结构的结合，在进行网络设置的过程中，将二者的优势突出，提高节点之间的信号强度和连接效果，同时优化网络的连接效果，提高整体的通信效率。将混合结构应用在消防应急通信系统中，能够提高指挥层与消防人员之间的联系，提高通信质量，使消防应急救援工作的效率和安全性得到进一步提升。

（三）Mesh网络技术优势

Mesh网络技术与传统的无线网络不同，相比而言，Mesh网络技术的优势较为明显。

首先，在Mesh网络结构搭建过程中，由于多跳网络对节点的创建和连接效果较为良好，对结构的要求较低，因此整体的结构安装较为灵活，通过简单的结构能够得到良好的信息通信质量。在消防应急中应用该技术，能够在短时间内不需调试即可进行信息的传输应用，降低信息传输的难度。

其次，Mesh网络技术应用过程中，能够更容易地满足NLOS配置需求。LOS信道中流量吞吐量较大并且信号受到的影响较小，在传统网络结构中，受到NLOS中非视距的影响，整体信息通信效果不理想。而通过Mesh网络技术能够降低非视距下带来的不良影响，使信号的发射和传输效果得到提升，拓宽无线网络的覆盖范围。在消防应急事件中，通过使用该技术能够有效避免消防环境中产生的非视距影响，提高信息传输效率。

最后，Mesh网络技术的稳定性较强，在应用过程中能够有效应对路由器损坏和节点故障等情况，提高信息的传输效果。在进行信息传输时，若发生路由故障，无法进行信息的传输时，信息可以通过其他路径进行分段传输，在客户端进行信息整合，从而实现信息的稳定传输[3]。该特点在消防应急通信应用的过程中，能够在节点受到环境影响故障后，将火灾和紧急事件的实际情况顺利传输到指挥部门，从而便于根据实际情况设计相应的应急管理方法。

二、消防应急通信建设要求

应急通信系统在消防应急指挥管理中有着重要的作用，为使通信功能得到提升，应结合实际需求对通信系统的升级和建设提出相应的要求。首先，是对通信技术的要求。应急通信系统应具有较强的响应灵敏度，在使用过程中，能够在不同环节和网络中实现顺利的沟通和交流，从而提高信息传输效果。在全面覆盖的情况下，扩大信息传输范围，使不同部门的信息传输效果得到提升，避免出现信息孤岛现象。加快临时通信部署过程，扩大整体的网络连接效果，促进多网融合，提高通信系统应用效果。其次，加快5G网络的推进与应用，升级应急响应通信系统，使通信系统逐渐向智能化方向发展，加快智能技术的研发与应用。最后，构建消防大应急通信网络，对全灾种故障事件进行识别和应急处理，规划统一基础专网，从而使整体的消防应急通信建设得到进一步提升。

在需求下，通过对Mesh网络技术的应用，重新对通信网络结构进行调整和构建，实现多网融合和多节点信息传递，有利于提高系统相应的灵敏度和信息传输的准确度。

三、基于Mesh网络的消防应急系统构建与应用

基于消防应急通信的建设要求，将Mesh网络技术与通信系统进行融合，使应急过程产生的信息得到有效传输和分析，根据分析结果给出恰当的应急方案，从而能够有效降低应急过程中产生的损失，提高应急处理效果。在进行消防应急的过程中，应在事故现场设置相应的通信车，并由救援人员佩戴专门的应急通信终端，同时在指挥中心内设立相应的基站，与通信车进行连接，同时扩大网络覆盖范围，使救援人员能够与指挥人员进行信息直传和交流，从而提高整体的应急管理效果。为满足以上的建设需求，应对Mesh网络技术进行合理优化，并在其基础上进行应急系统的构建管理。

（一）设计Mesh网络系统的终端节点

根据消防应急事件可知，在进行消防应急处理的过程中，消防人员需要更加便携的通信设备，通过该设备能够对现场的信息进行采集和传输，便于指挥人员加强对现场情况的了解。在火灾等较大的灾害影响下，建筑的基础设置受到严重毁损。在实际的应急过程中，需要救援人员携带便捷式的通信设备，同时应保持设备具有较强的稳定性，且能够长时间的传输应用。在使用Mesh网络技术进行设计的过程中，应使用增强型结构提高便携用户端的实际应用效果，使其发送和接收信息的能力得到增强[4]。在无法进入指挥车或通信车的情况下，增强输出的频率，通过自组网来进行信息的传输，完成应急通信。目前的Mesh网络技术应用效果不理想，在进行数据传输的过程中，整体的传输效果缺乏保障。因此，相关的技术人员应加强对Mesh网络技术的深度研究，提高其语音通话能力，同时尽量降低客户端设备的成本和大小，使其更加便捷，且能够有效普及应用。

（二）Mesh网络拓扑结构设计

为使Mesh网络技术向智能方向发展，在进行通信传输的过程中应对网络拓扑结构进行调整，提高智能系统的控制效果。在Mesh网络技术的基础上，完全依靠通信终端构建信息节点和局域网，为信息的传输设置相应的通道。确保火灾现场中的信息能够顺利传输。终端与指挥层进行连接，形成链路，使信息能够顺利传输。在Mesh网络技术的支持下，由于终端的信息传送能力得到加强，使得整体网络体系结构的建设效果和链路的质量得到提升，顺利构建相应的链路。但受到Mesh网络技术的影响，通信过程中可以自行寻找相应的通路，在进行链路构建的过程中，应根据节点的实际情况增加链路搭建数量，从而提高整体的连接效果。

（三）网络组织管理

消防人员在发生灾害后立即实施救援，在救援过程中需要与指挥中心进行信息交互，将救援过程中产生的相关信息进行回传，同时按照指挥命令执行救援。在该过程中，仅通过单一的网络连接容易造成信息拥堵和信息丢失的情况，为保障信息通信能够满足消防应急需求，应使用Mesh网络技术对网络组织模式进行调整和优化，使信息进行通信的过程中不受环境的影响，保障信息传输的完成性和高效性。Mesh网络技术能够对节点进行识别，了解节点网络的通信情况，在发现其中存在信息流通拥堵缓慢的情况下，能够对传输信息进行分解，分别使用不同的节点进行传输，在用户端进行整合，便于指挥中心进行识别。利用Mesh网络技术构建混合网络，使信息在短距离和较长NLOS环境中均能够得到有效的传播。

（四）Mesh网络技术在软件上的应用实现

消防应急救援通信中的语音通信功能最为重要，在联合Mesh网络技术对用户端进行升级的过程中，通过调整语音通信功能以及其他功能来提高终端在应急救援中的应用效果。在终端界面进行设计的过程中，使用ListView控件对界面进行管控设计，并将名称项目与相关的功能数据进行绑定，使操作人员通过对设备界面的控制实现对功能的管理。通过设置PTT语音模块，使语音功能在不同环境情况下顺利使用。搭载PTT的语音功能实际作用与对讲机相似，救援人员可随时发起呼叫，并按照系统默认优先等级完成呼叫管理，从而保障整体语音通话的顺利进行。使用Speex算法对不同的音频情况进行编码，从而使整体的语音信息传输效果更加真实。

（五）Mesh网络技术应用局限性

在Mesh网络技术应用过程中，存在一定的局限性。

一方面，是通信延迟。救援人员的终端在与指挥部门进行连接的过程中，若靠终端构建的网络进行连接将可能出现信息延迟的情况。由于Mesh网络技术能够在不同的阶段进行传输，但在实际的数据传输时，依靠网络进行连接必然会受到环境和路由器等因素的影响，导致出现延迟，该情况在语音对讲的过程中出现较为频繁。相关研究人员应对Mesh网络技术终端网络构建进行深入研究，增加连接过程中链路的数量，提高数据传输的稳定性。

另一方面，由于在消防应急过程中对讲功能较为重要，所以研究人员过于重视对语音功能的开发，忽视整体功能，使Mesh网络技术在实际应用过程中存在功能单一的情况。相关研究人员可以尝试研究视频技术以及现场探测数据的收集与传输功能，从而提高救援人员对灾害现场的了解，更大限度地发挥Mesh网络技术的优势。

四、结语

综上所述，在消防应急通信系统的升级中，Mesh网络技术具有非常重要的意义，其使通信网络的建设效果得到明显的优化，通过提高信息传输效果使消防救援人员的搜救效率得到提升，有效保障人们的生命安全。