三維露天礦山場景中異構(gòu)分簇組網(wǎng)協(xié)議研究

張洪光, 劉亭亭, 呂秀莎, 張瑩, 聶劍紅, 李青

(1.北京郵電大學(xué) 電子工程學(xué)院, 北京 100876；2.華北科技學(xué)院 河北省礦山設(shè)備安全監(jiān)測重點實驗室, 河北 廊坊 065201)

0 引言

與地下管道狀的礦井不同，露天礦山通常按照礦層厚度劃分為多層，使用采礦設(shè)備自上而下逐層開采。各層工作面之間有高度差，呈現(xiàn)階梯狀，進而形成三維露天階梯狀礦坑結(jié)構(gòu)。露天礦山通常包含3類設(shè)備：第1類設(shè)備是能量不受限的靜止設(shè)備，比如基站、露天穿孔、采掘及裝載設(shè)備等，這類設(shè)備通常由國家電網(wǎng)或柴油機供電，能量不受限。第2類設(shè)備是能量相對不受限的移動節(jié)點，比如各種露天運輸設(shè)備，這類設(shè)備通常也由柴油機供電，能量相對不受限。第3類設(shè)備是能量受限的移動設(shè)備，比如移動人員便攜式安全帽，這類設(shè)備通常由電池供電，能量受到電池容量約束[1]。在復(fù)雜的礦山環(huán)境中，這些設(shè)備往往分布在各層階梯。鑒于上述設(shè)備的多樣性、異構(gòu)性特點，在露天礦山中要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、調(diào)度、監(jiān)控等多設(shè)備協(xié)同工作是一項挑戰(zhàn)。自組網(wǎng)為這項挑戰(zhàn)提供了一種解決途徑，通過組網(wǎng)的方式可實現(xiàn)各層節(jié)點與基站之間的通信。

根據(jù)露天礦山實際環(huán)境特點，目前所采用的組網(wǎng)方式如下：① 部署無線專網(wǎng)和無線基站來覆蓋整個礦山網(wǎng)絡(luò)，通過優(yōu)化二維平面內(nèi)移動節(jié)點的位置來提高通信鏈路質(zhì)量[2]。② 部署移動基站并結(jié)合5G技術(shù)解決露天礦山地形持續(xù)變化帶來的有線設(shè)備部署困難的問題，部署移動基站既能確保網(wǎng)絡(luò)安全，又能保證網(wǎng)絡(luò)容量；采用5G通信技術(shù)，降低了網(wǎng)絡(luò)延遲[3]。③ 支持靈活、快速部署的Mesh或LoRa組網(wǎng)方式。在Mesh組網(wǎng)方式中，固定基站充當中繼節(jié)點，移動基站負責將設(shè)備信息回傳到控制中心[4]，適用于解決由礦山設(shè)備回傳數(shù)據(jù)多造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。此外，低能量自適應(yīng)聚簇分層協(xié)議(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy, LEACH)[5]、支持節(jié)點移動性的改進LEACH協(xié)議(LEACH-Mobile)[6]和帶有緩存策略的LEACH中繼協(xié)議(LEACH Relay with Cache Strategy, LEACH-R)[7]等多種分簇路由協(xié)議相繼被提出，以降低網(wǎng)絡(luò)能耗。在LoRa組網(wǎng)方式中，采用線性調(diào)頻擴頻技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)的通信覆蓋范圍，不存在Mesh組網(wǎng)中受限于通信距離而無法大規(guī)模組網(wǎng)的問題，同時LoRa組網(wǎng)還具有功耗低和抗干擾能力強等優(yōu)點[8-10]，適用于設(shè)備數(shù)量多、施工環(huán)境復(fù)雜的露天礦山場景。

智慧礦山是未來礦山發(fā)展的重要方向之一，而露天礦山是與智慧礦山技術(shù)可直接對接的、最重要的應(yīng)用場景。隨著露天礦山設(shè)備的種類越來越多，智能化水平不斷進步，現(xiàn)有的研究成果依然面臨如下問題：① 應(yīng)用場景需要擴展到三維場景?，F(xiàn)有大多數(shù)研究考慮的是二維應(yīng)用場景，其通常只能夠覆蓋部分三維應(yīng)用，尤其是露天礦山挖掘后礦坑形狀絕大部分是非規(guī)則的，有時礦坑深度達到1 000 m以上，這使得研究三維露天礦山應(yīng)用場景非常必要。② 需要提高礦山設(shè)備的可部署性。在露天礦山中，設(shè)備部署面臨一定困難，隨著礦坑深度不斷增加，部署移動式通信設(shè)備的布線難度、安裝和施工難度不斷加大，不易于形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)鏈路。③ 需要重視設(shè)備數(shù)量和移動性差異。隨著露天礦山采礦需求不斷變化，礦坑中設(shè)備數(shù)量也會隨之發(fā)生變化，而且，隨著礦山設(shè)備種類不斷增多，各種設(shè)備移動性差異較大，這種移動性的差異容易導(dǎo)致更多不穩(wěn)定鏈路。

針對上述三維露天礦山中存在的問題，提出了一種異構(gòu)分簇組網(wǎng)協(xié)議(Heterogeneous Clustering Networking Protocol，HCNP)。 HCNP支持LoRa協(xié)議棧，無需人為配置LoRa中繼設(shè)備就可以實現(xiàn)靜止太陽能LoRa[11]中繼設(shè)備的隨時接入。 LoRa設(shè)備具有能耗低、工作壽命長、無需布線及安裝的特點，可以隨采礦深度的變化進行靈活布置。 HCNP應(yīng)用最短路徑樹，形成從靜止設(shè)備和靜止中繼設(shè)備到基站的靜止骨干網(wǎng)，從而有效擴展基站的覆蓋范圍。HCNP 按照節(jié)點是否移動、能量是否受限、到基站的跳數(shù)和距離劃分優(yōu)先級，基于節(jié)點的不同優(yōu)先級完成簇頭選擇和成簇過程，形成靜止骨干網(wǎng)和動態(tài)分簇的異構(gòu)組網(wǎng)模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠轉(zhuǎn)發(fā)。

1 網(wǎng)絡(luò)模型

本文研究的網(wǎng)絡(luò)為三維階梯狀網(wǎng)絡(luò)。將三維露天礦山實際場景抽象為三維階梯狀網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)中部署各類節(jié)點模擬礦山中的各種設(shè)備，并為節(jié)點設(shè)置相應(yīng)的通信模型、移動模型、能耗模型。假設(shè)基站、靜止節(jié)點和移動節(jié)點均支持LoRa協(xié)議棧，并且安裝了全向天線，在各個方向具有相同的收發(fā)能力，而且具有相同的通信半徑。

基站和靜止節(jié)點具有固定位置，移動節(jié)點隨機生成初始位置。三維露天礦山階梯狀礦坑剖面圖如圖1所示，在這個階梯狀礦坑中，位于不同層的節(jié)點具有不同的高度屬性。在每層網(wǎng)絡(luò)的二維平面上，移動節(jié)點使用隨機路點移動模型[12]。應(yīng)用該移動模型，可以在仿真中生成移動設(shè)備的運動軌跡。移動節(jié)點的最小和最大速度分別設(shè)置為15 m/s和20 m/s。在隨機路點移動模型中，移動節(jié)點在當前位置隨機選擇一個目標位置和移動速度。到達目標位置后，移動節(jié)點會停留一段時間。暫停時間結(jié)束后會隨機選擇下一次移動的目標位置和速度。在實際場景中，移動節(jié)點(如運輸設(shè)備)會在某個位置短暫停留進行裝卸貨操作，然后移動到下一個位置。因此，移動節(jié)點應(yīng)用這種隨機暫停時間和隨機目的地的移動模型模擬實際露天礦山中各種移動設(shè)備的工作情況。

圖1 三維露天礦山階梯狀礦坑剖面圖Fig.1 Profile of 3D open-pit ladder pattern mines

所有設(shè)備的能耗模型使用自由空間信道和多路徑衰減信道，在距離d上發(fā)送和接收信號所需的能量公式為

(1)

ERx=lEelec

(2)

2 HCNP設(shè)計

HCNP旨在保障鏈路穩(wěn)定性，提高數(shù)據(jù)包成功傳輸率及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)端到端時延。

2.1 HCNP框架

考慮節(jié)點優(yōu)先級的HCNP框架如圖2所示。

圖2 考慮節(jié)點優(yōu)先級的HCNP框架Fig.2 HCNP framework considering node priority

(1) 通過廣播構(gòu)建靜止骨干網(wǎng)。HCNP支持靜止太陽能LoRa中繼設(shè)備的隨時接入，因此需要靜止節(jié)點定期廣播以更新靜止骨干網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

(2) 每輪分簇包括簇頭選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)2個階段：在簇頭選擇階段，根據(jù)節(jié)點類型、節(jié)點能量和節(jié)點到基站的距離進行優(yōu)先級排序，完成簇頭選擇。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段，簇頭已完成簇內(nèi)節(jié)點的數(shù)據(jù)收集，此時，如果簇頭為靜止節(jié)點，則直接通過靜止骨干網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)到基站；反之，如果簇頭為移動節(jié)點，簇頭會按照最小跳數(shù)、最短距離的優(yōu)先級將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給靜止骨干網(wǎng)，降低丟包率，優(yōu)化端到端時延。

2.2 靜止骨干網(wǎng)構(gòu)建

通過廣播和最短路徑樹，基站和靜止節(jié)點形成靜止骨干網(wǎng)，構(gòu)建靜止骨干網(wǎng)過程如偽碼1所示?；緩V播自己的位置信息，收到此廣播的靜止節(jié)點(不含移動節(jié)點)會附上自己的節(jié)點ID、節(jié)點位置和到基站的跳數(shù)，然后繼續(xù)廣播此包。通過靜止節(jié)點向外廣播，構(gòu)建靜止骨干網(wǎng)。由于靜止節(jié)點的能量不受限制，廣播開銷并不會影響網(wǎng)絡(luò)壽命。在靜止骨干網(wǎng)中，數(shù)據(jù)包會沿著到基站跳數(shù)最小(如果跳數(shù)相同，選擇距離最近)的路徑進行傳輸。

當靜止骨干網(wǎng)建立后，靜止節(jié)點和移動節(jié)點均會維護自己的鄰居信息表，見表1。

偽碼1:構(gòu)建靜止骨干網(wǎng)輸入:剩余節(jié)點集合(所有節(jié)點構(gòu)成的集合)輸出:每個節(jié)點的鄰居信息表、每個節(jié)點到基站的跳數(shù)1. 基站廣播2. 遍歷剩余節(jié)點集合中接收到的廣播包的每一個節(jié)點3. 如果是靜止節(jié)點4. 將廣播節(jié)點插入鄰居信息表,并遍歷鄰居信息表,找到距離基站的最小跳數(shù),將該最小值加1作為當前節(jié)點距離基站的跳數(shù)值,然后繼續(xù)廣播5. 如果是移動節(jié)點6. 將廣播節(jié)點插入鄰居信息表,并遍歷鄰居信息表,找到距離基站的最小跳數(shù),將該最小值加1作為當前節(jié)點距離基站的跳數(shù)值7. 將當前節(jié)點從剩余節(jié)點集合中移除8. 不斷重復(fù)步驟2—步驟7,直至剩余節(jié)點集合中不包含靜止節(jié)點

表1 鄰居信息表Table 1 Neighbor information table

靜止節(jié)點A到基站的數(shù)據(jù)傳輸鏈路如圖3所示。移動節(jié)點不參與靜止骨干網(wǎng)的構(gòu)建，它只接收廣播和維護自身的鄰居信息表，因此，降低了網(wǎng)絡(luò)拓撲動態(tài)改變與礦山開采中不確定性因素的影響。在三維露天礦山階梯狀礦坑中，建立靜止骨干網(wǎng)具有以下優(yōu)勢：

圖3 靜止節(jié)點A到基站的數(shù)據(jù)傳輸鏈路Fig.3 Data transmission link from static node A to base station

(1) 簡化了三維網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。靜止骨干網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)中的靜止節(jié)點與移動節(jié)點進行網(wǎng)絡(luò)拓撲分層管理，簡化了三維網(wǎng)絡(luò)拓撲復(fù)雜度，提高了網(wǎng)絡(luò)管理的健壯性。

(2) 降低了端到端時延。在靜止骨干網(wǎng)中，靜止節(jié)點A會選擇到基站為2跳的通信鏈路I，而不會選擇到基站為3跳的通信鏈路II進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。通過選擇最短路徑的通信鏈路，降低了平均端到端時延。

(3) 提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。靜止骨干網(wǎng)擴展了基站通信覆蓋范圍，提高了通信鏈路的穩(wěn)定性，從而保障了數(shù)據(jù)包的可達性和網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。

2.3 簇頭選擇

HCNP根據(jù)節(jié)點類型、節(jié)點能量和節(jié)點到基站的距離的優(yōu)先級順序進行簇頭選擇，見表2。簇頭選擇及成簇過程如偽碼2和圖4所示。

表2 簇頭選擇優(yōu)先級Table 2 Cluster head selection priority

偽碼2:簇頭選擇和成簇過程輸入:剩余節(jié)點集合(所有節(jié)點構(gòu)成的集合)輸出:成簇結(jié)果1. 剩余節(jié)點集合中所有靜止節(jié)點廣播自身為簇頭的身份信息,并將自身從剩余節(jié)點集合中移除2. 收到廣播的未成簇節(jié)點根據(jù)鄰居信息表查找到基站跳數(shù)最小(最小跳數(shù)相等時選擇到基站距離最近)的靜止節(jié)點,并向其發(fā)送加入請求3. 收到加入請求的靜止節(jié)點回復(fù)確認消息和進行成簇,并將發(fā)送請求節(jié)點從剩余節(jié)點集合中移除4. 剩余節(jié)點集合中所有能量不受限的移動節(jié)點廣播自身為簇頭的身份信息及到基站的跳數(shù)、距離,并將自身從剩余節(jié)點集合中移除5. 收到廣播的未成簇節(jié)點選擇到基站跳數(shù)最小(最小跳數(shù)相等時選擇到基站距離最近)的簇頭節(jié)點并發(fā)送加入請求6. 收到加入請求的能量不受限移動節(jié)點回復(fù)確認消息和進行成簇,并將發(fā)送請求節(jié)點從剩余節(jié)點集合中移除7. 剩余節(jié)點集合中所有能量受限的移動節(jié)點廣播自身剩余能量信息8. 剩余節(jié)點集合中的節(jié)點收到廣播后建立能量表存儲鄰居能量9. 遍歷剩余節(jié)點集合中的每一個節(jié)點10. 計算當前節(jié)點能量表內(nèi)所有節(jié)點的平均剩余能量11. 如果當前節(jié)點的剩余能量大于平均剩余能量,廣播自身為簇頭節(jié)點的身份信息及到基站的跳數(shù)、距離,并將自身從剩余節(jié)點集合中移除12. 收到廣播的節(jié)點選擇到基站跳數(shù)最小(最小跳數(shù)相等時選擇到基站距離最近)的簇頭節(jié)點并發(fā)送加入請求13. 收到加入請求的能量受限移動節(jié)點回復(fù)確認消息和進行成簇,并將該節(jié)點從剩余節(jié)點集合中移除

圖4 簇頭選擇和成簇過程Fig.4 Cluster head selection and clustering process

(1) 在節(jié)點類型上，優(yōu)先選擇靜止節(jié)點，而不是移動節(jié)點作為簇頭，這能夠提高數(shù)據(jù)包可達率。

(2) 在節(jié)點能量上，優(yōu)先選擇能量不受限的，然后選擇剩余能量高的節(jié)點，有利于提高能量受限的移動節(jié)點壽命。

(3) 在位置和跳數(shù)上，優(yōu)先選擇到基站跳數(shù)少、距離更近的節(jié)點作為簇頭。簇頭選擇方式?jīng)Q定了成員節(jié)點可以與簇頭直接進行通信。在此基礎(chǔ)上優(yōu)先選擇到基站跳數(shù)少、距離更近的節(jié)點作為簇頭，可以降低數(shù)據(jù)包傳輸?shù)交具^程中的能量消耗。

3 仿真實驗與結(jié)果分析

3.1 仿真環(huán)境及參數(shù)設(shè)置

利用NS-3網(wǎng)絡(luò)仿真工具對HCNP在成功傳輸率、端到端時延、能量消耗方面的性能進行對比和分析。在NS-3仿真中，為所有節(jié)點分配具有高度屬性的位置參數(shù)，模擬三維的三層階梯狀礦坑網(wǎng)絡(luò)，如圖5所示。共設(shè)置4種對比協(xié)議：按需平面距離向量路由協(xié)議(AODV)[13]和優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(OLSR)[14]，這2種經(jīng)典路由協(xié)議不僅可用于二維場景，而且可以用于三維場景；貪婪周邊無狀態(tài)路由協(xié)議(GPSR)[15]和基于節(jié)點位置的三維地理路由協(xié)議(AB3D)[16]是地理路由協(xié)議的代表。

圖5 三維露天礦山階梯狀礦坑網(wǎng)絡(luò)Fig.5 3D open-pit ladder pattern mines network

網(wǎng)絡(luò)和場景仿真參數(shù)設(shè)計見表3。首先設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，即基站與所有節(jié)點的通信半徑均為225 m，網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包大小均為512 byte。其次，給出了能耗模型(式(1)和式(2))中的各項參數(shù)。然后，設(shè)置了每層網(wǎng)絡(luò)空間大小以及層與層之間的高度差，這些三維場景仿真參數(shù)與圖5所示場景一致。最后，給出了網(wǎng)絡(luò)中3類節(jié)點的數(shù)量。

表3 網(wǎng)絡(luò)和場景仿真參數(shù)Table 3 Network and scenario simulation parameters

3.2 仿真時間對網(wǎng)絡(luò)性能的影響

改變仿真時間可以用來探究HCNP在工作過程中的有效性，仿真時間變化對網(wǎng)絡(luò)性能的影響如圖6所示。從圖6(a)可看出，HCNP具有較高的成功傳輸率，最高成功傳輸率達到了86.86%。相比于GPSR，HCNP的成功傳輸率提高了68.8%，性能明顯優(yōu)于所有對比協(xié)議，原因是HCNP中靜止節(jié)點與基站建立的靜止骨干網(wǎng)保證了數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。從圖6(b)可看出，HCNP端到端時延始終最低，為13.22～14.04 ms。仿真時間為200 s時，GPSR的時延結(jié)果與HCNP接近，然而隨著仿真時間的增加，GPSR的時延逐漸增加。相比于4種對比協(xié)議，HCNP能夠保持穩(wěn)定的低時延，這得益于HCNP使用最短路徑樹來選擇到基站最短的通信鏈路，降低了數(shù)據(jù)包在多跳傳輸過程中的網(wǎng)絡(luò)時延。從圖6(c)可看出，HCNP的能量消耗為0.16～0.66 J，在所有結(jié)果中都低于其他4種對比協(xié)議。此外，HCNP能耗增加的斜率也最小，這是因為HCNP采用了考慮節(jié)點優(yōu)先級的分簇策略。簇頭將簇成員的數(shù)據(jù)包統(tǒng)一傳輸，從而降低了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。綜上所述，HCNP在三維階梯狀網(wǎng)絡(luò)中性能優(yōu)異，兼顧了高成功傳輸率、低時延和節(jié)能的需求，符合在露天礦山實際環(huán)境中的應(yīng)用需求。

(a) 成功傳輸率

(b) 端到端時延

(c) 能量消耗圖6 仿真時間對網(wǎng)絡(luò)性能的影響Fig.6 Effect of simulation time on network performance

3.3 節(jié)點數(shù)量對網(wǎng)絡(luò)性能的影響

在實際工作場景中，隨著采礦工作的不斷推進，露天礦山設(shè)備和工作人員的數(shù)量將不斷增加，這可對應(yīng)于仿真中節(jié)點數(shù)量的不斷增多。節(jié)點數(shù)量變化對網(wǎng)絡(luò)性能的影響如圖7所示。從圖7(a)可看出，隨著節(jié)點數(shù)量的增加，HCNP的成功傳輸率保持在83%以上，幾乎不受節(jié)點數(shù)量變化的影響。而在節(jié)點數(shù)量較少時表現(xiàn)較好的AODV、GPSR和AB3D協(xié)議的成功傳輸率隨著節(jié)點數(shù)量的增加都有不同程度的下降。這說明靜止骨干網(wǎng)的建立能夠很好地對抗節(jié)點數(shù)量的變化，始終維持通信鏈路的穩(wěn)定。從圖7(b)可看出，節(jié)點數(shù)量的增加使5種協(xié)議的端到端時延均增大，這是因為節(jié)點數(shù)量的增加導(dǎo)致了數(shù)據(jù)包傳輸?shù)交舅?jīng)歷的跳數(shù)增多。然而，HCNP的端到端時延始終優(yōu)于所有對比協(xié)議，這證明了由最短路徑樹建立靜止骨干網(wǎng)的有效性。從圖7(c)可看出，在節(jié)點數(shù)量變化過程中，HCNP的能量消耗始終保持穩(wěn)定，為0.39～0.48 J，并且始終低于所有的對比協(xié)議。這是因為分簇策略提高了數(shù)據(jù)包傳輸?shù)哪芰啃?，同時能量受限節(jié)點競選簇頭的優(yōu)先級較低，避免了簇頭節(jié)點由于傳輸大量數(shù)據(jù)包而過早死亡，保障了分簇策略的可持續(xù)性。綜上所述，HCNP不僅能夠適應(yīng)節(jié)點稀疏的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，還能夠適應(yīng)規(guī)模相對較大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。因此，能夠滿足網(wǎng)絡(luò)對露天礦山設(shè)備和人員數(shù)量動態(tài)變化適應(yīng)性的需求。

(a) 成功傳輸率

(b) 端到端時延

(c) 能量消耗圖7 節(jié)點數(shù)量對網(wǎng)絡(luò)性能的影響Fig.7 Effect of node number on network performance

4 結(jié)論

(1) 結(jié)合三維露天礦山階梯狀礦坑的實際需求，考慮露天礦山設(shè)備的多樣性、異構(gòu)性特點，提出了一種HCNP。 HCNP可支持靜止太陽能LoRa中繼設(shè)備的隨時接入，有效地支持了不斷變化的露天礦山采礦需求，比如開采位置及方向調(diào)整導(dǎo)致的設(shè)備及人員變動。HCNP應(yīng)用最短路徑樹構(gòu)建了靜止骨干網(wǎng)，考慮異構(gòu)節(jié)點移動性、能量、到基站跳數(shù)等因素，基于節(jié)點優(yōu)先級選擇簇頭。這使得HCNP可以在通信方面長期有效地支持露天礦大型設(shè)備、礦車、人員的閉環(huán)管理，推動智慧礦山發(fā)展。

(2) 使用NS-3網(wǎng)絡(luò)模擬器對比HCNP與4種對比協(xié)議的性能。與AODV、OLSR、GPSR、AB3D相比，HCNP具有較高的成功傳輸率、較低的端到端時延和較低的能耗。當仿真時間和節(jié)點數(shù)量變化時，HCNP成功傳輸率始終高于83%，端到端時延低于20 ms，并且能量消耗不超過0.66 J。這表明靜止骨干網(wǎng)和考慮節(jié)點優(yōu)先級的分簇策略適用于環(huán)境復(fù)雜的三維露天礦山，滿足礦山設(shè)備和人員數(shù)量動態(tài)變化適應(yīng)性的需求。

(3) 與同類的ZigBee、NBIoT等技術(shù)相比，LoRa具有低速率、多連接、抗干擾的優(yōu)點。而且，LoRa基站不需要接入移動核心網(wǎng)，數(shù)據(jù)隱私性比較好，適合三維露天礦山的低速率數(shù)據(jù)傳輸。但是，基于LoRa技術(shù)的自組網(wǎng)協(xié)議并不適用于智慧礦山的高速率視頻監(jiān)測傳輸。在這類協(xié)議中，節(jié)點發(fā)送的廣播和數(shù)據(jù)包會在三維露天礦坑中形成較強的多徑反射和干擾，這些多徑干擾會影響信道穩(wěn)定性。針對三維露天礦山的高速率自組網(wǎng)應(yīng)用場景，基站按需下發(fā)傳輸指令，讓節(jié)點受控地分批或分時傳輸視頻監(jiān)測數(shù)據(jù)，這可以有效降低三維露天礦坑中的多徑干擾，保證信道穩(wěn)定性，這種受控模式下的視頻傳輸方案是可行的。在今后的研究中，將研究基于自組網(wǎng)的受控模式下的視頻監(jiān)測傳輸協(xié)議。