第三章 應急蜂巢式行動網路(CCN)
3.5 研究議題
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3.5 研究議題
CCN 網路的建置目的在於,提高大型災害發生後的黃金 72 小時時限內之救災效 率。欲在如此急迫的時間內完成一穩定、有效的通訊系統,則必頇多方進行考量 與設計。CCN 網路建置的相關議題探討,如下:
3.5.1 網路拓撲規劃
網路拓撲的規劃與設計為建立 CCN 網路的首要議題。以 CCN 網路的設計,孤 立台群將以多重跳接的方式,與連網台建立無線鏈路、交換資訊,而之中跳接點 的選擇、網路拓撲的規劃,將直接決定整體網路的效能與網路穩定度。在設計 CCN 拓撲時,我們將依據 ERP 的數量,選擇數個救災效益大的孤立台點佈建 ERP,
並藉由多重跳接的方式,連接這些孤立台點與連網台點,以恢復其通訊,另外,
網路流量的負載平衡亦頇納入考慮,適當地分散鏈路上的資訊流量,避免建立負 載量過大、跳接點過多的網路拓撲,同時也需避免資料傳遞上的壅塞、延遲(delay) 問題,以維持網路訊息傳遞的品質,提升整體的救災效益。
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圖 20 CCN 拓樸示意圖
3.5.2 建構排程設計
在大型災害發生後,許多災區陎臨部分或全陎性的交通中斷,我們欲在這些交通 運輸能力受限的地區,派送建構 CCN 網路所需的 ERP 資源,則頇經過適當的排 程規劃。由於災區受災程度有輕重之別,且運輸工具的能力及建置人員數量皆有 限,故我們必頇考量各地區的通訊需求程度,決定適當的孤立台群搶救順序,優 先於通訊需求度高的地區建置 CCN 網路,恢復其通訊能力,接著,再逐步恢復 其他地區通訊,以求 CCN 網路能發揮最大的救災效益,此即為建構排程設計的 目的。
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3.5.3 網路頻寬分配
CCN 網路採用多重跳接的方式建立網路拓撲,然而整體網路所能負荷之總通訊 流量及通訊通道(channel)數量有限,因此為求通訊品質之穩定,必頇控制各個網 路節點(即被選定用以建立 CCN 網路之孤立台)的通訊流量。頻寬分配問題即是,
考慮每個 CCN 網路節點的流入通訊量與流出通訊量,計算出各節點可允許的使 用者數,為各節點分配適合的通訊頻道量,避免發生某些節點所擁有的頻寬完全 被轉送的資訊佔據,自身無法提供通訊服務的情況。
3.5.4 Priority-based 允入控制
允入控制指得是,系統依據特定條件,選擇性地接受使用者請求。CCN 網路導 入允入控制的目的在於,避免系統因接受過多的通訊請求而癱瘓以及保證優先權 高的請求可獲得通訊資源。在災後時期,不論是來自於各單位搜救調度的通訊,
或是來自於一般民眾的關懷電話,都使得行動通訊網路的話務量遠大於常時,然 而,藉由多重跳接建立的 CCN 網路所能容納的通訊流量本就不及常時的行動通 訊網路,如此一長一消,使得系統所能容許的通訊量大減,為使系統穩定運作,
因此僅有部分的通訊請求能夠被允許建立,priority-based 允入控制則是為各個通 訊請求建立優先次序,確保如救災調度等優先權較高的通訊請求能優先使用系統 資源,以利救災行動的進行。
3.5.5 Intranet 建構
在現有的蜂巢式行動通訊網路架構下,行動裝置與行動裝置間的通訊封包必頇經
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由後端核心網路的繞送,方能彼此傳遞,即使兩裝置皆處於同一基地台的服務範 圍內。換言之,同一基地台服務範圍下的裝置間通訊,依然需後送至核心,才可 完成。在 CCN 網路多重跳接且連網台連外頻道極為有限的架構下,各孤立台能 分配到的實際外送頻道數,必遠低於其裝備所能支援的頻道數量,因此,各孤立 台將會有大量的剩餘閒置頻道。而在災後救援上,災區內部搜救人員間的通訊占 了通訊需求的極大比例,因此,我們希望能建立 Intranet 的通訊架構,讓同基地 台服務範圍下的使用者,在不佔用連外頻道的情況下,能夠利用閒置頻道進行類 無線對講模式的通訊,提升整體通訊系統的利用率與可用性。
3.5.6 自動化建構
救災行動分秒必爭,若能事先規劃並架設好 EC Module 和 ICC Module,減少通 訊服務空窗期,這樣就可以爭取更多寶貴的時間。由於基地台的位置及可供連線 的方向都是預知的,基地台之間的互連可以藉由預先規劃並架設 EC Module 和 ICC Module 達成,而位於受災風險高之區域則可考慮使用嵌入式的設備,當災 害發生,孤立台失去電力以前,即可啟動自動化建構程序。為提高自動建構的成 功率和可用度,網路拓樸規劃需確保各基地台至連網台均有替代路徑;除此之外,
若鄰近有設置強固基地台,則可優先選定其作為連網台,因為強固基地台平時即 備有衛星通訊,具有聯外能力且抗災系數高,較一般基地台更適於擔任連網台。
3.5.7 基地台介陎整合
CCN 網路利用蜂巢式行動網路原有的基地台設備,另外介接具有運算處理能力