YD T 2637.3-2013 自组织网络支持应急通信 第3部分 节点要求.pdf

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1、ICS 33.030 M21 YD 中华人民共和国通信行业标准YD厅2637.3-2013自组织网络支持应急通信第3部分:节点要求Ad hoc networks for emergency communications Part 3: requirements of node 2013-10-17发布2014-001实施中华人民共和国工业和信息化部发布YD厅2637.3-2013目次前言. . . . . . . . . . . . . . . II 1 范围. . . . 2规范性引用文件3 术语、定义和缩略语. 3.1 术语和定义. . . . 3.2 缩略语. . . . . . . .

2、 . . .2 4 功能要求. . . . . . . . . . . . .3 4.1 业务类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4.2 日志管理能力. . . . . . . . . 3 4.3 定位能力. . 4.4 组网能力34.5 互联互通能力. . . . . . . . . . . . .4 4.6 路由能力. . . . . . . . . . . . . . . . . .6 4.7 信道接入能力. . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 4.8 传输能力. . . . . . . . . . .

3、 . .7 5 续航能力5.1 概述. . . . . . . .7 5.2 电源支持工作时间. . . . . . . . . .7 5.3 后备电源供电能力.6 工作环境要求6.1 概述. . . . . 6.2 祖度要求. . . . . . . . . . . . . . .8 6.3 湿度要求. 6.4 防尘. . . . . . . . . . .8 6.5 防水. . . . . . . . . . .8 6.6 防腐蚀. . . . . . . . . . . . . . .9 6.7 防雷电. .-. . . . . . . . . . . .9 7 电磁兼容性. . . .

4、 . . . . . .9 8 安全能力. . .9 8.1 概述. . . . . . . . . . .9 8.2 认证机制. . . . . . . .9 8.3 加密机制. . . . . . . . . .9 参考文献. . . . . . . .10 I YD厅2637.3-2013E 目。昌自组织网络支持应急通信分为5个部分z一一第1部分z业务要求:一一第2部分z初始化、准入和恢复机制i一一-第3部分z节点要求:一一第4部分z组网安全要求:-一第5部分z与现有网络的互联互通要求。本部分为第3部分。本部分按照GB厅1.1-2009给出的规则起草。本部分由中国通信标准化协会提出并归口

5、。本部分起草单位z大唐电信科技产业集团、工业和信息化部电信研究院、北京邮电大学。本部分起草人z裴小东、张雪丽、魏更字、韩磊、胡延明、李娜。1 范围自组织网络支持应急通信第3部分t节点要求YD厅2637.3-2013本部分规定了自组织网络支持应急通信节点设备在功能、性能以及安全机制等方面的要求，包括节点设备的功能要求、续航能力、工作环境要求、安全能力等。本部分适用于采用无线局域网(IEEE802.11 a/b/g/nJs)和无线城域网(IEEE802.16 a/d/m)技术进行组k 网的支持应急通信的自组织网络节点设备。4 2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用

6、文件，仅所注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。GB 15540 陆地移动通信设备电磁兼容技术要求和测量方法GJB 150.11-1986军用设备环境试验方法盐雾试验GJB 150.12-1986 军用设备环境试验方法砂尘试验GJB 367 A-2001 军用通信设备通用规范YD厅2637.1-2013自组织网络支持应急通信第1部分E业务要求回厅2637.2吃013自组织网络支持应急通信第2部分z初始化、准入和恢复机制YD厅2637.4-2013自组织网络支持应急通信第4部分z组网安全YD厅2637.5-2013自组织网络支持应急通信第5部

7、分z与现有网络的互联互通要求IEEE Std 802.11-2007 无线局域网介质访问控制方法和物理层规范(WirelessLAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(pHY) Specifications) ERFC 3561 AdHoc距离矢量按需路由(Adhoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing) EF RFC 3626 最优化的链路状态路由协议(OptimizedLink State Routing Protocol (OLSR) IETF RFC 3684基于Reverse-Pa

8、th前转的拓扑传播(TopologyDissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF) IETF RFC 4728 动态源路由协议(TheDynamic Source Routing Pro阳col(DSR)岛rMobi1e)3 术语、定义和缩略语3.1 术语和定义下列术语和定义适用于本部分。3.1.1 自组织网锚Ad Hoc Network 支持Adhoc组网模式的无线区域网络，这类网络是不需要依靠现有固定网络基础设施，快速展开使用的网络。它是由一组带有无线收发装置的可移动终端节点组成的无中心网络，是可以不依赖人为操作自组织、自愈合的

9、网络。网络中的各个节点相互协作完成信息交换，实现信息和服务共享。3.1.2 YD.厅2637.3-2013节点Node 网络通信终端。在自组织网络中，通信终端可以为各种便携通信设备，如传感器节点、手机、PC、其他手持通信设备等。在自组织网络中，一个节点可以作为管理节点、簇头或普通节点。节点涉及到的功能包括E管理功能、发起功能、授权认证功能、通信功能、节点入网和m网管理功能。自组织网络中的节点应兼有产生数据的终端功能和转发数据的路由功能.3.1.3 簇Cluster在自组织网络中，按照一定规则将网络中的节点进行分组后每组节点的统称.3.1.4 簇头ClusterHead 自组织网络中的每个簇中连

10、接簇中的其他成员，对其他成员节点传输的数据进行整合的节点.簇头相对于簇中的其他成员，应该具有较强的性能和处理能力.簇头涉及的功能包括z授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能.簇头不能频繁的退出和加入网络，簇头应该具有较高的稳定性。3.1.5 互联互通网关Inter，nnect Gateway 自组织网络中的节点，专用于支持自组织网络与外网之间进行互联互通的设备。3.1.6 管理节点Management Node 自组织网络中权限最高、功能最多的节点，应在组网之初人为设定.具有管理功能、发起功能、授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能.3.1.7 普通节点Ordinary Nod

11、e 普通节点支持数据的传输和转发，每个普通节点都应具有簇头的功能，在适当的时候可以触发，上升为簇头。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件.AODV Ad-hoc On-Demand Distance Vecr Algorithm AdH距离矢量按需路由协议BAPU BasicAc臼ssPro阳colSolutions岛rWirel臼S无线网络基本接入协议CRC Cyclic Redundancy Check 循环冗余校验CSMA Carri町SenseMultiple Ae回载波监昕多址CSMAlCA Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidan

12、ce 带神突避免的载波监昕多址DBMA Dual Busy Tone Multiple Access 双忙音多重接入DCA-PC Dynamic Channel Assignment wi也PowerControl 基于功率控制的动态信道分配DCF Dis创butedCoordination Function 分布式协调功能DCMA Dual Channel Multiple Access 基于双信道的多重接入2 YD厅2637.3-2013DSDV Destination-Sequenced Distan臼-Vec阳rRou出g目的节点序列距离矢量路由协议DSR Dynan由SourceRo

13、uting 动态源路由协议FAMA Floor Acquisition Multiple Access 媒体获取多重接入GPS Global Positioning Sys臼m全球定位系统E IntemetPro阳col互联网协议MAC Medium Access Control 媒质访问控制MACA Multiple Access Collision Avoidance 多址接入神突避免MACA_BI Multiple Access Collision Avoidance By Invitation 基于邀请的多址接入忡突避免MACAW MACA for Wireless LAN 用于无线局

14、域网的多址接入冲突避免OLSR Optimized Link State Routing 优化链路状态路由协议PC Personal Compu阳个人计算机QoS Quality of Service 服务质量BRPF Topology Dissemination Based on Reverse-基于拓扑广播的反向路径转发Path Forwarding ZRP Zone Routing Procal 区域路由协议4 功能要求4.1 业务类型根据YD厅2637.1-2013中的应急通信场景及业务要求，自组织网络支持应急通信的节点涵盖的业务类型包括以下3种E一一语音:一一视频:一一数据。4.2

15、日志管理能力日志管理包括对节点操作过程中的错误日志、历史记录以及与安全事件相关的记录等进行管理。应确保正确、及时地对所发生的事件进行记录，所有的日志至少应包括事件发生的日期、事件、事件发起者、事件类型、事件简单描述信息等内容.对日志文件应当进行加密存储，并只对授权节点提供访问权限。授权节点可以访问日志文件，并对日志文件内容进行全部删除或部分删除。应限定每个日志文件的大小，当文件大小达到预先设定的值后，决定如何进行下一步操作。可根据给定条件对日志进行查询，查询条件包括z给定时间或时间段，给定节点，给定日志类型等。4.3定位能力根据YD厅2637.1-2013，不同紧急情况下自组织网络支持应急通信

16、业务应支持节点定位，因此具备或支持此功能的自组织网络支持应急通信的节点设备应具有定位能力，以获取节点位置信息。4.4组网能力4.4.1 概述节点应具备组网能力，与组网相关的节点功能及节点分类描述见本部分的4.4.2和4.4.3，具体组网过程见YD厅2637.2-2013.4.4.2 与组网相关的节点功能3 YD厅2637.3-20134.4.2.1 管理节点管理功能管理节点管理功能应具有任命簇头，管理簇头入网、退网，统计己授权入网的节点数目，以及管理己入网的节点等功能。4.4.2.2发起功能发起功能应能够初始化自组织网络参数，发起一个自组织网络的组网过程。4.4.2.3授权认证功能授权认证功能

17、是每个节点上都应具有的功能，此功能应能够在节点请求接入网络时对其进行认证授权。4.4.2.4通信功能自组织网络中，每个节点都应具有产生、发送和转发数据的功能。因此，自组织网络中的每一个节点，都应具有用于完成此功能的通信功能。4.4.2.5节点退网管理功能节点退网管理功能应能够对各类节点退网的情况进行处理。4.4.3 与组网相关的节点分类4.4.3.1 管理节点管理节点是自组织网络中权限最高、功能最多的节点，应在组网之初人为设定。管理节点具有管理功能、发起功能、授权认证功能、通信功能、节点入网和追网管理功能等与组网相关的功能:此外，还应具有日志管理能力、定位能力、路由能力、信道接入能力、一定的传

18、输能力:作为互联互通网关节点的管理节点应具有互联互通能力.4.4.3.2簇头簇头是自组织网络中的每个簇中连接簇中的其他成员，对其他成员节点传输的数据进行整合的节点。簇头相对于簇中的其他成员，应该具有较强的性能和处理能力。簇头具有授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能等与组网相关的功能z此外，还应具有日志管理能力、定位能力、路由能力、信道接入能力、一定的传输能力z作为互联互通网关节点的簇头应具有互联互通能力。4.4.3.3普通节点普通节点支持数据的传输和转发，在一定的情况下可以上升为簇头，因此每个普通节点都应具有簇头的功能模块，在适当的时候可以触发。普通节点具有发起功能、授权认证功能、通

19、信功能等与组网相关的功能:此外，还应具有日志管理能力、定位能力、路由能力、信道接入能力、一定的传输能力z作为互联互通网关节点的普通节点应具有互联互通能力.4.5互联互通能力根据YD厅2637.5-2013，自组织应急通信网络需实现和外网之间的互联互通，具备或支持该功能的节点设备属于互联互通网关节点。互联互通网关节点首先应具有互联互通能力:其次，应具有日志管理能力、定位能力、路由能力、信道接入能力、一定的传输能力.4 YD厅2637.3-2013作为管理节点的互联互通网关节点应具有管理功能、发起功能、授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能。作为普通节点的互联互通网关节点应具有发起功能、授

20、权认证功能、通信功能。互联互通网关节点需具备相应的外部接口和协议体制来实现和外网之间的互联互通，具体要求见YD厅2637.5-201304.6路由能力4丘1路由功能i 自组织网络支持应急通信节点的路由功能包括以下z一一负责E地址与MAC地址的相互转换:一一支持邻居发现:一一负责路由表的建立和维护:一一支持数据分组封装和转发:一一支持多跳传输:一一支持拥塞控制:一一请求的QoS控制。4.6.2路由协议要求4.6.2.1 基本要求路由协议用于路由选择。自组织网络支持应急通信节点路由协议应满足的基本要求包括以下zu路由协议须采用分布式操作:b)能够尽量支持单向链路:c)应避免路由环路现象:d)收敛迅

21、速ze)应避免无穷计算ED控制管理开销小:g)支持节点的休眠操作以节省电源zh)能够提供安全性保护等机制:i)应支持源路由、逐跳路由及分级路由方式中的一种zj)对终端性能无过高要求:k)尽量简单实用。4.6.2.2路由协议选择、根据路由发现的驱动模式的不同，路由协议分为表驱动路由协议和按需路由协议。其中，拓扑变化频繁的环境应采用按需路由协议延迟较大，控制负载、耗电量、带宽开销较小);而拓扑结构相对稳定的环境，业务实时性要求较高，应尽量采用基于表驱动路由协议.节点设备支持的路由协议包括(但不仅限于以下几种Ea)表驱动路由协议，可采用以下几种z一一一DSDV;一一-QLSR.见EFRFC3626;

22、 5 YD厅2637.3-2013用。-TBRPF.见IETFRFC36840 b)按需路由协议，可采用以下JL种E一一-AODV.见EFRFC3561; 一-DSR.见IEFRFC4728 0 c)混合使用表驱动和按需驱动路由策略的ZRPo考虑到不同节点设备统一入网，推荐采用AODV协议为基本协议，其他协议可作为备选协议灵活采4.7信道接入能力4.7.1 信道接入功能信道接入能力控制着节点在合适的时机接入无线信道，是报文在信道上发送和接收的直接控制者，直接关系到信道的利用效率和整个网络的性能。自组织网络支持应急通信节点的信道接入功能包括以下z一一支持链路忙闲检测:一一支持资源协调的握手过程E

23、一一支持可靠传输机制;一一支持数据包分段和重组:一一支持本地流量控制;一一进行地址匹配，包括单播地址和组播地址。4.7.2 信道接入协议4.7.2.1 基本要求自组织网络支持应急通信节点信道接入协议应满足的基本要求包括以下za)高空间复用度，支持多节点同时进行通信Eb)避免报文间的冲突，提供碰撞避免机制Ec)硬件无关性，只要满足基本功能假设的无线模块都可以使用该信道接入协议。4.7.2.2 信道接入协议选择根据Adhoc网络信道接入协议使用的信道数目，信道接入协议分为基于单信道、基于双信道和基于多信道三大类。6 节点设备支持的信道接入协议包括但不仅限于以下几种Ea)基于单信道的接入协议，可采用

24、以下几种z一一一CSMA;-一-CSMAlCA;-MACA; 一-MACAW;一一-IEEE802.11DCF; 一一-FAMA;一一-MACABIo b)基于双信道的接入协议，可采用以下儿种zYD厅2637.3-2013一一-BAPU;一一一DBTMA;一-DC岛队。c)基于多信道的接入协议，可采用以下JL种t一一多信道CSMA;一一一DCA-PC. 考虑到不同节点设备统一工作，推荐采用ffiEE802.11中的DCF协议为基本协议，其他协议可作为备选协议灵活采用.4.8传输能力根据自组织网络支持应急通信的功能要求，对其传输能力提出一定要求来保障应急通信任务.其中，通信能力是传输能力的主要方

25、面，包括传输速率、最大传输距离、误码率等，节点单跳传输能力具体要求分别如下za)单跳数据传输率z一一话音业务传输率不小于9.6kbitlsl一一数据传输率不小于600kbitls. b)单跳传输距离E一一手持设备的传输距离不小于2km(视距条件); 一一背负设备的传输距离不小于5km(视距条件); 一一车载设备的传输距离不小于15km(视距条件). c)误码事z一一语音业务误码率不大于1X 10-3; 一一数据业务误码率不大于1X 10-5 . 5续航能力5.1 概述不同的应用场景对自组织网络的节点要求的续航能力不同.在火灾、公共安全等应用场景下，由于应急通信需要维持的时间较短，故对节点的续航

26、能力要求不高.但在某些场景中，由于基础设施毁坏殆尽，难以提供稳定电源或及时充电，这就要求节点有更强的续航能力，井备有备用电池，以保证长时间的可靠稳定工作。自组网支持应急通信的节点设备应支持多种供电方式E直流电源供电/内置电池/外接电源供电z在不同环境下，可以根据实际情况选用不同的供电系统供电.5.2 电源支持工作时间当难以提供稳定电源或及时充电时，针对各种小型设备，其电池支持工作时间要求如下E一一手持型设备z采用可充电钮商子电池，在保证设备正常工作下，锺电池待机时间应不小于8h;应配备一定数量的备用电池保证系统持续工作24h. 一一背负型设备z在保证设备正常工作下，电池待机时间应不小于8h;应

27、配备一定数量的备用电池保证系统持续工作24h. 5.3 后备电源供电能力7 YD厅2637.3-2013对于车载型设备，主要靠后备电源供电，对其供电能力要求如下z一一车载型设备的供电电源性能须满足以下要求E开关机过冲小于土S%.电压调整率小于土:2%.负载调整率(在空载和满载稳定的情况下小于土:2%;一一-车载型设备由市电或发电机供电运行，其电压为三相380V或单相220V.频率SOHz.当电源电压偏移在士10%以内，电源频率偏移在士1Hz以内，应能正常工作。对电压波动敏感的设备及在供电电压波动有可能超过士10%的环境，应采取稳压措施E一一工作不能间断的车载型节点设备应配备UPS电源:一一可配

28、有用交流电为车用及发电机用蓄电池充电的装置.6 工作环境要求6.1 概述由于应急通信场景及环境的特殊性，节点设备应能够满足以下环境要求。节点设备的环境适应性见GJB 367 A-2001的3.10环境适应性部分的要求。6.2温度要求节电设备的温度要求如下z一一措存与运输温度:-SSC . +7S.C; 一一保证性能的工作温度:-4S.C . +7SC。设备在选定的工作温度范围内工作时，其性能应符合规定要求。在规定的贮存温度范围内贮存时，不应发生裂痕、老化或其他损坏:当经受该温度范围后再恢复到工作温度范围时，设备应能正常工作，性能不应下降。具体见GJB367A-2001 3.10.2.10 6.

29、3温度要求节电设备的湿度要求如下z一一高温高相对湿度环境:(9S土3)% (40C); 一一低温高相对湿度环堤:(9S土3)% (低于或等于最低工作温度)0 设备在以上相对湿度环境下应能正常工作，并保持规定的性能。节点设备在相对湿度为(9S土3)% ( 40.C) .-,100% (小于等于一40.C)环境条件下连续或间断暴露时，包括在设备内以霜、凝露和水的形式产生的凝结条件，设备应保持规定的性能。具体见GJB367A-2001 3.10.2.2。6.4 防尘节点设备在砂尘浓度不大于2g/m的环境条件下应能正常工作。在经受GJBIS0.12-1986规定浓度的砂尘试验后，应无阻塞、划痕、腐蚀和

30、渗透等现象。6.5 防水在露天环境条件下工作的节点，应按照GJB367A-2001的3.10.2中的规定进行相关的雨雪试验。试验后，设备应符合规定的要求。6.6 防腐蚀8 YD厅2637.3-2013节点设备应具有一定防腐蚀能力。设备中易受腐蚀部件，应采用耐腐蚀材料或进行防腐蚀处理。设各的结构应保证不因任何部件受腐蚀失效而引起对人员、设备或其他部件的危害.在按GJB150.11-1986 规定的盐雾试验方法试验后，设备应符合规定要求。6.7 防雷电节点设备应按照GB厅7450规定采取必要的防雷电干扰和安全措施，在远区雷电环境条件下应能正常工作，在本地雷电环境条件下不应损坏。7 电磁兼容性电磁兼

31、容性应满足GJB367A回2001的3.11电磁兼容性部分及GB15540的要求.8 安全能力8.1 概述自组织网络节点的移动性要求节点必须采用适合自组织网络的安全策略和相关机制来保障自组织网络的安全能力。8.2 认证机制认证指的是每个节点需要能够确认与其通信的节点的身份，通常是通过网络中的安全认证中心及执行认证协议来实现。8.3 加密机制自组织网络中数据的完整性和抗抵赖性需要基于加密算法来实现.安全能力的具体实现见YD厅2637.4吃01309 YD厅2637.3-2013参考文献1 GB厅7450-1987电子设备雷击保护导则.2 GJB 150.10-86军用设备环境试验方法霉菌试验.10 . 的FONt的.hmmCNKO中华人民共和国通信行业标准自组织网络支持应急通信第3部分z节点要求YDrr 2637.3-2013 * 人民邮电出版社出版发行北京市丰台区成寿寺路11号邮电出版大厦邮政编码:1侃4宝隆元(北京)印刷技术有限公司印刷版权所有不得翻印2014年2月第1版2014年2月北京第1次印刷* 开本:880 x 1230 1/16 印张:1 字数:25千字15115.431 定价:10元本书如有印装质量问题，谐与本社联系电话I(010)81055492