HELPER：用于实现自组织应急公共安全网络的异构高效低功耗无线电
网络与互联网体系结构
2019-06-07 v1
摘要
自然与人为灾害一直在全球范围内对人类造成破坏与苦难。在这些场景中，通信基础设施是最受影响的实体，使得应急响应行动极具挑战性。这引发了一种需求，即为受灾民众与应急响应者配备快速建立并使用独立通信手段的能力。因此，在本工作中，我们提出一种完整的端到端解决方案，可利用完全自给、能快速部署的自组织网络将灾难幸存者彼此之间及与当局连接起来。据此，我们开发了异构高效低功耗无线电（HELPER），其作为终端用户使用定制网站应用进行连接的接入点。这些 HELPER 彼此协调以形成基于 LoRa 的自组织网络。为此，我们提出一种新颖的跨层优化分布式能量高效路由（SEEK）算法，旨在最大化网络生存期。HELPER 使用支持 WiFi 的 Raspberry Pi 与配置为使用锂离子供电的 LoRa 模块进行原型开发。我们实现了所需的跨层协议栈以及 SEEK 路由算法。我们已进行演示以确立在 HELPER 网络上交换文本消息、实时地图更新、向当局发送求救消息的可行性。应急响应者可利用该技术远程监测受影响区域的连通性并警示用户 imminent 危险。SEEK 算法在网络生存期方面较于在 HELPER 测试床上实现的贪婪地理路由算法高出至多 53%，在吞吐量方面高出至多 28%。总体而言，我们希望该技术能有助于提升公共安全活动的效率与效能。
引用
@article{arxiv.1903.08974,
title = {HELPER: Heterogeneous Efficient Low Power Radio for Enabling Ad Hoc Emergency Public Safety Networks},
author = {Jithin Jagannath and Sean Furman and Anu Jagannath and Luther Ling and Andrew Burger and Andrew Drozd},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.08974},
year = {2019}
}