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数传电台在公安/消防/交通专用GPS无线数据通信网络的应用

深圳市华夏盛电子有限公司 2005-12-24 00:00:00

一、公众网的优劣
   通过GPS系统对移动目标进行定位跟踪需要有相应的无线数据通信网络,公众网的GSM、CDPD、CDMA、GPRS等系统具有覆盖范围广,数据传输速率高,信息传输有效可靠等优点,因此,公众网成为车辆防盗报警类业务GPS系统的最佳通信平台。
   公众网面向公众话音、数据、互联网等业务,信道共用,论次或按流量收费。目前发短信息0.1元/次,在用户话音量较大或基站业务繁忙时,容易造成信息阻塞和丢失,不能保证实时收发信息。有机构部门统计过收发短信息的平均时延是11秒,时间长的达30多分钟(见2000年《移动通信》杂志)。而GPRS数据传输的平均时延在通信空闲时为0~1秒,在通信繁忙时是2~5秒(见2004年第6期《移动通信》的“GPRS数据传输时延测试”------北京交通大学现代通信研究所赵金明等)。
   另外,“(1)网络的可靠性:无论是中国移动的GPRS网络还是中国联通的CDMA 1X网络都存在一个网络稳定性和可靠性的问题。由于移动通信网络的本质属性导致了其网络可靠性远不及有线网络或者是专用无线通信网。这种网络可靠性问题表现在由于信号比较弱或者是数据网络本身的问题导致的无法拨入移动通信数据网或拨号成功后掉线率比较高等现象。在我们的系统测试过程中,曾出现过连续48小时无法拨入GPRS网络的情况。因此,当GPRS或CDMA数据终端由于移动通信网络的问题而不能实现数据传输的时候,应采取相应的措施存储数据同时通过短消息或其他方式通知中心服务器,以避免由于移动通信数据网的问题而导致的损失。”;“(2)传输的实时性:基于IP数据包转发的通信,其先天缺陷之一就是它的实时性问题。基于移动通信网络的数据传输,其数据传输的形式是PPP数据包,最终仍是IP包的公网转发传输,所以基于GPRS移动通信的网络数据传输系统有一定的延时,在对实时性要求较高的相关领域,基于GPRS移动通信网络数据传输系统难以胜任。”;“(3)通信速率:主要面向语音通信的移动通信网络其对于每个MS(移动台)或MT(移动终端)分配的带宽是比较窄的,这导致采用移动通信网络传输数据的速度受到一定的限制。(见2005年第4期《移动通信》的“基于GPRS移动通信网络数据传输系统的研究与实现”------东南大学无线电工程系钟子果等)。
   为了节省运行费用且不受限于人,大容量实时应用类业务GPS系统有必要建立自己的专用无线数据网络平台。
  
  二、建专网的可行性
   专用无线数据网络基站设备投资并不大,无需值守和维护人员。单基站的有效覆盖半径在中小型城市及无高山阻挡地区可达30公里以上,大型中心城市,因高楼密集对电波传输产生多径衰落,有效覆盖半径可达15公里左右。通过多基站联网同步,实现大区域覆盖,大大扩展无线专网的覆盖范围。
  实时应用类GPS系统,几秒钟更新一次定位信息,一般都局限于某一用户地区,通讯范围在几十公里内,投资几万元建立用户自己的专用无线数据网络,运营费用很少(如频率占用费1000./年及场地用电等费用),比采用公众网平台有效,经济合算。
  
  三、用什么样的电台---专网的用户规模
   用户容量是专用无线数据网络的重要指标。无线数据网络的用户规模是由无线电台的数据速率、收发转换时间和传输的信息量决定的。为满足大容量的要求,专用无线数据网络的电台必须提供高的数据速率,如19200bps以上,并能够迅速的收发转换,时间在10ms内。
   早期的专用无线数据网络设备基本上都是采用模拟调频电台加MODEM的方式实现的。电台工作于230MHz、800MHz数传业务频段和350MHz、800MHz集群业务频段。在25KHz信道,数据速率基本上是1200bps、2400bps,一些采用GMSK等MODEM芯片把输出的低频信号直接加到VCO输入端能实现9600bps的无线数据传输,但该方式的射频指标,难于满足信息产业部规定要求,且其10-6误码灵敏度很低,通信距离非常近,实际当中无法使用。另外,常规调频电台的收发转换时间在50-100ms左右,不能实现高速收发转换。还有,模拟调频电台发射启动(PTT)时延和静噪尾噪音(SQUELCH TAIL)经常造成数据传输的字头丢失和字尾乱码,严重影响数据传输系统的误码率。
   深圳华夏盛公司采用前向纠错编码、软件无线电、数字调制相干解调、Viterbi软判决和表面贴片一体化设计等技术,提供高性能、高稳定、高可靠的DSP数字电台。电台提供标准232接口可直接与计算机、GPS接收机控制板连接。25KHz信道间隔空中数据传输速率为19200bps,10-6误码灵敏度-111dBm,收发转换时间在7ms以内,电台其它指标亦符合信息产业部的要求。
   假设每个用户终端需要传输50字节的信息,采用数字电台只需要分配:
  50×10÷19200+7=33ms的时隙给每个电台。
  同样情况,采用模拟调频电台加MODEM,一般为2400bps方式则需要分配:
  50×10÷2400+50=258ms的时隙给每个电台。二种情况用户容量相差约8倍。如果要求GPS系统每10秒钟更新一次信息,采用模拟调频电台加MODEM方式容纳不了40个用户,而采用数字电台可容纳300个用户。
   另外,我们在同样的环境下,如上海市中心,目前国内高楼最密集城区做过实际比较。用国内某公司提供的模拟调频电台加9600bpsMODEM方式的数传电台只通不到2公里(BER小于10-6),而数字电台可以覆盖约15公里半径。
   深圳华夏盛公司是在国内最早从事无线数据传输电台的开发生产厂商之一,产品广泛用于石油、电力、银行、水处理等领域的遥测、遥信、遥控,占有65%的同类产品市场。深圳华夏盛公司有工作于所有频段单工车台、双工基地台、热备基地台和2.4GHz跳频扩频电台,电台有远程诊断和网管功能,可以很方便地根据不同地形、区域组建各种无线数据网络。

单基站专用无线数据通信网(2004年开通的北京交警大队指挥系统GPS部分)

多基站专用无线数据通信网(2001年开通的上海公安指挥系统GPS部分)
  
  四、典型应用
  1、APEC会议车辆调度系统
   专用无线数据通信平台的优越性在2001年10月上海的APEC会议上得到了最充分的体现,用华夏盛高速数传电台构成的GPS系统显示了它的强大功能。华夏盛数传电台传输速率高,收发转换快,稳定可靠,多次现场实地测试表现优异,受到各方面专家赞扬和首肯,在今年上海举行的多次重要的国际会议中发挥了作用。
  APEC会议期间,多国首脑齐聚上海。为保证会议顺利进行,元首们的车辆调度需要精确的实时定位。从浦东机场到元首下榻饭店,到会议中心,沿线30多公里高速公路;市区内,高楼林立,无线通信条件恶劣。江泽民主席在会议中心迎接各方首脑时,要求每位元首的车辆以每1分钟为间隔顺序到达,一秒钟都不能早也不能晚。为满足车辆的指挥调度要求,每个元首专车都配备了GPS定位系统。华夏盛高速数传电台稳定可靠,每秒钟提供一次定位信息,车辆调度指挥井然有序,所有的专车都准时到位。上海APEC会议圆满结束,上海市公安局的高速数传GPS定位系统受到国务院领导的表扬和肯定。会议结束后,有关领导特别参观了该系统。
  
  2、上海公安指挥系统
   为加强城市治安管理,上海警方尝试了网格化巡警机制,把全市划分为217个巡区,形成网格化布局,每个巡区自成一个网格配备责任民警,24小时在街面巡逻不留死角,把治安控制面细化到每一个网格巡区,责任落实到每一个网格民警身上。

  网格化巡逻机制的推行,一改以往在分局派出所静态备勤的方式,将3500多名警力分布在全市217个网格巡区内,屯兵街面统一指挥,相互策应,大大提高了现场抓获犯罪的机率。在街面巡警后面,有一个强大的指挥系统做后盾。如果遇到重大突发事件,市局指挥系统就会立即起动,指挥长会根据案情通过预案辅助系统马上提出作战方案。

   网格化巡警机制推行以后,更需要有一支招之即来,来之能战,战之能胜的警察队伍。因此,从2000年开始,上海警方分批对5000余名交巡警、治安警、派出所民警集中在训练基地里进行了两个半月的封闭强化训练。他们白天进行封闭式训练,晚上进行轮流执勤,成为一支常备的战斗力量。 据统计,实行网格化巡逻机制之后,上海街面抢夺抓获率超过了30%,而街面两抢案件上半年也比去年同期下降了30%。市区治安状况得到明显改善。

  3、公安、交警、部队、安防等GPS专网
   2003年山东省某地公安开通的110巡逻GPS系统,覆盖范围达50公里以上。2004年北京交警开通的GPS系统,基站在车公庄交警指挥大楼,覆盖东至机场、京津塘高速,达西温泉,运行稳定可靠。另外,军队系统的驻港部队的直升机GPS系统、无人驾驶飞机、导弹导航等都大量使用。
  
  4、GPS测量系统
   测绘GPS要求有精度高、传输快、设备便携方便等特点,相应的传输电台要求速率9600bps以上,体积小巧,通讯范围10公里以上。这类设备目前大量采用美国PCC、法国 等品牌,价格昂贵。在很短的时间内,深圳华夏盛DATA系列电台,由于其性能指标高,小巧便携,价格低廉成为进口电台替换首选。

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