基于无线Mesh网络的井下应急通信系统

随着开采深度和强度的增加，煤炭开采的安全问题在实际的生产过程中日益凸显。矿山救援“十一五”发展规划明确指出：我国矿山应急救援存在救援设备落后、信息通信不畅等问题，远远不能适应我国矿山应急救援的实际需要，对矿井工人的生命安全、煤炭行业的健康发展甚至社会的和谐稳定造成了不利影响。 近年来无线通信技术快速发展，把在地面商用中获得巨大成功的无线通信技术引入地下，使矿井应急救援工作得到先进的无线通信网络支持，减少煤矿灾害带来的财产进而人员的损失，这正是本文研究工作的出发点。 本文先分析和比较了Wi-Fi技术、Zigbee技术超带宽技术和无线Mesh技术，然后对无线Mesh网络的节点类型、网络结构、关键技术和问题、优点及标准化进展进行了研究。针对应急通信的要求和井下巷道的特点，提出了一种基于无线Mesh技术的矿井应急通信系统。然后从网络拓扑结构、业务类型和应用环境等方面对系统进行了分析。在借鉴了现有CSMA类协议思想的基础上，提出了一种混合动态概率的CSMA协议，仿真结果表明该协议能够在不同的网络负荷状态下都获得较好的吞吐量性能。针对煤矿井下巷道空间受限、呈狭长链状的的特点，提出了一种先应式路由协议——树形拓扑路由协议，并详细描述了协议流程，最后验证了组网和接入功能。