无线通信 种类 及 分析

本文章来源于21IC     craig的博客
 
大区制常规无线电台（异频单工电台）通信系统

　　根据我国国家无线电管理委员会分配给我国的陆地移动通信频率范围以及各种其他因素的综合考虑，真正适合当前作陆地移动通信的有150MHz，230MHz（数据传输用），350MHz，450MHz和900MHz几个工作频段，其中350MHz频段划规==部门作==专用，900MHz作为GSM公用移动通信频段，因此，实际留给常规无线电台可用的频率资源非常有限。
　　由于移动通信业务的迅速发展，频率资源非常紧张，一般的部门要申请专用频点相当困难，而且由于管理不到位，有些地方申请到的频点亦因干扰太严重而不能很好地工作。
　　为了有效地解决频点少而车辆多的矛盾，采取了许多办法。
　　方法之一是采用应答式工作方式。即由监控中心发命令，移动台收到命令后才能将数据发出。这是早期的GPS定位管理系统所采用的方法。由于电台从接收转成发射状态，需要有一相当长的转换时间（一般从0.1~0.3秒不等），中心键入指令也相当麻烦，这种工作方式目前能做到的巡检速率是1~3辆/秒，显然不适宜于车辆较多的系统。
　　第二种工作方式是固定时隙发射方式。即给系统所有的车辆设置一个固定的时隙，按照这规定的次序，让每一辆车发数据。这种方式简化了工作程序，使系统巡检的速率加快，目前有些系统做到的巡检速率达10~30辆/秒，这些系统极大的提高了频谱利用率，大大方便了用户系统的建立。这种工作方式的缺点是对有些具有较多车辆而实际每段时间内出车并不太多的单位来讲，可能需要占用较多的频点和较多的中心设备。
　　第三种方式是所谓动态编组分配时隙的方式。其工作原理是任何一辆车发数据的时隙可以改变。该车发不发数据，用哪一个时隙发，可以由中心站发命令来决定。这种方式既具有巡检速率高又可临时组合的双重优点，它是前二种工作方式的有机结合。
　　巡检速率是不可能无限提高的。由于我国移动通信二个频点间的间隔只有25KHz，如果调制方式不合适,或码速率过高,将造成误码率增大,对旁频干扰超标。目前用得较多的调制方式为最小移频键控(MSK)方式或高斯滤波最小移频键控（GMSK）方式。最高的调制速率达到9.6Kbps。
　　限制大区制工作方式的另一个问题是覆盖范围问题。众所周知，超短波是视距传播，由于车载台本身天线架设高度较低，因而作用距离主要受控制中心天线架设高度的限制。视距传播的作用距离Ｒ可按下列公式近似估算。
　　R(Km)=4.2(h1(m) 1/2+h2(m) 1/2)（由于显示问题，此处 1/2为二分之一次方）
　　其中h1、h2是收发天线的架设高度，如h1＝70m，h2＝1.5m,则R=40.3Km
由此可见，在不设中继站的情况下，一般的作用距离限制为40Km左右（半径）。

集群电台通信系统

　　集群系统是移动通信专用网。它采用大区联网方式工作。集群系统的主要优点是共用频率资源，共享覆盖区，共同分担建网费用。由于采用大区联网方式，因而可得到较宽的业务覆盖区。
　　集群系统的控制方式可分为分散式控制信道方式和集中式控制信道方式，但无论那种方式，都需一定的入网接续时间，一般约0.5秒或更多。
　　集群系统比较适用于已经建有集群通信网，且冗余频率资源比较多，业务覆盖区域要求比较大的GPS定位管理系统。但是，由于集群系统不是单为GPS定位管理而建，就有一个业务分配的问题。如果所有信道都随机分配给GPS业务和非GPS业务，在两者业务都繁忙时，就会发生互相影响；如果拨出一部分信道给GPS信息传输专用，那本身和常规无线电台无多大差别。而且，由于集群系统信令传输要占去相当长时间，每一个频道的利用率必然要低于常规无线电台，目前实际能做到的仅是1~2辆/秒的巡检速率，大大低于常规无线电台。××市公交系统，用集群通信做GPS传输系统，在有2条专用信道的情况下，100多辆车的数据更新率为100秒以上。用户很难使用。
　　不少单位的实践表明，在集群系统留给GPS定位信息传输可用的信道不多的情况下，这种传输方式并不适宜于较多车辆的GPS定位传输系统应用。并且此种传输系统的成本亦要比常规无线电台传输方式高得多。

GSM公用移动通信网通信系统

　　由于GSM数字公众移动通信网覆盖范围特别广(全国)，系统可靠性高（由于GSM网络本身具备完整数据校验错包重发机制），控制中心站建站方便（不需建高的铁塔）等优点，它受到许多用户的青睐。

　　利用GSM网来传输GPS信息的系统有人简称为"双Ｇ"系统，它是利用移动通信的短消息服务功能（SMS）来实现GPS信息传输的。由于短消息服务是GSM中唯一不要求建立端――端路径的业务，而且它是通过信令控制信道进行信息传输的。在仅有话音传输时，信令信道十分空闲。据××市移动通信局有关专家统计，信令信道通常的时间占用率<2%。这就为利用短消息服务传输GPS信息提供了良好的条件。

　　可采用二种工作方式：
　　1、所谓的"点对点"工作方式。即发站和收站都用1个手机（或手机模块），发信站手机将包括GPS信息在内的短消息和要发往的目的站一同发给短消息服务中心（SMSC），再由SMSC转发给收站手机，由它将收到的短消息送至监控中心进行处理。
　　2、"点对中心"的工作方式。即发站用一手机发送GPS信息，由SMSC将收到的信息由DDN专用电路传送至监控中心进行处理。
　　显然"点对点"工作方式仅适用于移动终端数较少的情况，而且，这种工作方式有时延时会相当长，令人难以接受。"点对中心"工作方式则可适用大容量移动终端（车辆）的情况。此种通信方式所造成的时间延时要小得多，大多数情况下，其延时在2－10秒范围内，多数用户可以接受。
　　由于GSM蜂窝网的每一个基站的信令信道都可以为多个移动终端迅速传送短消息。每一个基站只需管理它的一个很小服务区内的车辆，而一个GSM蜂窝网，通常都有很多个基站。显然，系统可以容纳的移动终端数可以很大。事实上，蜂窝GSM网就是在原有时分多址的基础上增加了空分多址能力，它的容量大大扩充了。
　　利用GSM公众网的优点，除了服务范围特别广以外，它还不需要在监控中心建高大的铁塔；它真正做到了数话兼容，因为它在传送短消息的同时，仍可以通话。另外，由于利用了短消息服务，使GPS定位管理系统可以增加许多为用户服务的功能。
　　"双Ｇ"系统目前存在的主要缺点是：系统运营费用较高，对那些需要经常不断发送定位信息的系统，难以承受。例如：××市公交系统算了这样一笔帐：如果它的公交车辆一天运行18个小时（从早5点到晚11点），如果要求每个车1分钟发1次GPS信息，按照目前我国移动通信公司的规定0.1元/每条信息的收费标准，那么每天每辆车要交108元。
　　"双Ｇ"系统的另一个缺点是，对某些系统来讲，延时较长仍是一个问题。

GPRS、CDPD无线数据网通信系统

　　GPRS (General Packet Radio Service--一般包交换无线服务)和CDPD（Cellular Digital Packet Data-蜂窝数字包交换数据）系统都与GSM电路交换方式不同，它们属于包交换方式的数据通信系统。它的采用将大大克服目前GSM系统存在的一些缺点。特别是GPRS系统，它是介于2G和3G之间的系统，其数据传输速率可高达115kbps，而其链路建立时间非常短，可小于1sce。是号称"永远在线，永远连通"的技术。因此，特别适用于像GPS系统那样突发性数据的应用。它的收费方式及收费率亦可能是影响它能否广泛使用的另一个关键问题。

短波电台通信方式

　　对于在丘陵、山区或GSM网未到达的偏远地方，用短波电台传输GPS信息也许是一种较好的选择。
　　由于短波通信存在严重的电波衰落现象，因而它的允许传输速率较低，一般可用的范围是300~600bps，较超短波段电台的2400~9600bps要小得多。因而每个频点内允许使用的车辆数较少。
　　短波通信的优点是可以利用天波，因而可传输到1000~2000Km或更远的地方，但是60~100Km范围是它的盲区。

卫星通信方式

　　利用海事卫星（INMARSAT）或全球星卫星（Global Star）系统传输GPS卫星定位信息是一种很有前途的方式。用此种卫星通信系统，可将GPS信息传送到那些目前其他通信手段均不可及的任何地区。值得一提的是中国交通通信中心开发生产的Ctrack全球卫星移动目标监控设备将GPS接收机与INMARSAR-C终端集成在一起，二者共用天线和收发单元，大大方便了用户的使用。它们的缺点是通信费用较高，难于在其他通信方式可采用的场合大规模系统的应用。

综合以上分析，可以得出如下结论：
　　各种不同的无线电传输系统都有各自的优缺点和适用范围，应根据系统的不同要求和实际条件，合理地选择使用不同的无线电传输系统。
　　无线电传输问题，仍是发展GPS定位管理系统的一个"瓶颈"。对于具有大数量移动终端的大系统来讲，应进行认真的充分的分析和比较，以便择优采用。