本文介紹了數字無線通信技術應用的背景和優勢,并通過在集中供熱行業應用的實測數據說明此技術應用前景廣闊。
一、數字無線通信技術應用背景
在熱力遠程監控數據傳輸方面,目前大部分采用施工簡單、成本低廉的無線傳輸通信方式,包括公網傳輸和專網傳輸等方式。在專網方面是用無線電臺完成數據傳輸,隨著無線通訊的高速發展和頻率資源的日趨緊張,國際范圍內預計在2013年要將所有電臺的信道間隔控制在12.5kHZ內,2015年電臺應具備(或相當)6.25kHZ信道通信能力。顯然模擬電臺已不能適應現代通訊的需要。
數字通信技術的推出,為無線電通信帶來了多項革命性的變革,也為我們熱力的無線數傳監測和應急通訊指揮系統提供了廣闊的發展空間。首先,數字系統可以更好的利用頻譜資源,頻率占用帶寬僅為(或相當)以前模擬方式電臺的四分之一,能充分利用有限的無線電頻率資源,以現有的模擬通訊方式的頻率劃分為例,頻道間隔為25kHZ,若用數字方式劃分頻道間隔為6.25kHZ;
即在原25kHZ一個信道帶寬下可容納4個信道。在數傳方面采用數字技術傳輸,傳輸速率也得到較大的提高。從而使系統容量得到巨大提升,為日益發展的熱力無線通信業務打下良好的基礎,具有長遠意義。其二,數字電臺采用數字加密技術更為安全可靠,使得網外社會電臺根本無法進入本網進行監聽和通訊,極大提高了系統的保密性和抗干擾能力。其三,單機通信范圍提高約20%左右,通信質量也得了極大到改善,消除了模擬方式的背景噪聲,有效地提高了信噪比。其四,多基站聯網變為簡單易行,由于多個基站可以通過IP等手段聯網,理論上可實現通信覆蓋范圍的無限擴大,甚至實現異地傳輸,滿足我們熱力業務日益擴大的要求。
二、數字無線通信技術應用優勢
目前數字無線通信主要采用時分多址和頻分多址兩種方式,它們共同具備了鮮明的優點:1.清晰的話音。2.數話同傳:在傳輸語音的同時也可傳輸數據。3.數字靜噪:由于數字接收能夠比模擬調頻更能準確地檢測出信號,因此通訊中沒有煩人的噪聲打擾。4.緊急報警:人員遇到危險倒地時電臺自動通報異常情況。5.數據傳輸:無需調制解調器的高速傳輸。6.GPS坐標:移動臺的位置坐標可實時傳輸到控制中心。7.個呼;組呼;全呼。8.高度加密:用于抵御外來安全威脅,同時在同一系統和通話群組內提供保密性。9.后臺管理,控制中心對所屬電臺的是否在線,位置,通話記錄,授權等管理。10.文本信息:由于是中文顯示,通話雙方可互發短信息,適用于鬧市嘈雜的場合等等。但是兩種方式各有所長。
現有的二時隙TDMA方式,是采用12.5kHZ雙時隙TDMA技術其特點是在不添加額外設備或降低性能的前提下,一個中繼臺同時可容納兩組通話或數據傳輸實現雙倍的半雙工信道,較模擬中繼臺硬件效率提高一倍,不會增加兩組通話間信道干擾風險。另外較模擬方式省電約40%左右。而FDMA方式是采用6.25kHZ信道間隔,積木式設計,不改變既有硬件設備,完全以軟件方式完成模數兼容模式→數字常規模式→數字集群集群模式→數字集群廣域IP網絡的步步升級。在同一信道內自動識別模擬和數字方式,真正做到了模數兼容,完成模擬向數字的平滑過渡,AMBE+2聲碼器是空中接口的一個關鍵組件,它能在對語音進行數字化的同時保持自然的語音音色,能執行噪音抑制,能進行前向糾錯,還將語音數據進行壓縮以適應陸上移動無線電通信的數據速率。對講機的數字信號處理器(DSP)通過協議將聲碼器、信令、控制及更多FEC(前向糾錯)數據打包,轉換成進行了特殊過濾的4級頻移鍵控數字波形,對發射機進行調制。從而形成了誤碼率非常低的數字空中接口,即使在微弱信號強度區域也能提供強有力的通信。
三、數字無線通信技術實測數據
我們熱力部門若利用數字無線通信已經成熟的技術,發展和完善無線電專網數傳和語音生產調度系統,充分利用寶貴的自有無線電頻率資源,實施專網和公網(CDMA或GPRS)并存互補,
發揮專網的運行成本低廉;自主性、保密性強;應急突發搶險的快速、靈活、便捷,通訊不受外界因素干擾等和公網施工簡單,網絡資源共享的優勢,對我們的工作將起到很大的推動作用。
2009年北京熱力集團為健全和發展無線通訊系統,對數字無線通訊技術和設備做了較充分的調研工作,并做了大量的實測和試運行工作。在測試方面首先在實驗室階段測試滿意后,對設備進行了實地架設測試,本次實地實驗性測試分為三個階段,1.自有頻率細分后的常規通訊測試:一臺中繼設備在12.5kHZ帶寬的基礎上模擬和數字方式混用,效果達到音質清晰,www.china-heating.com模數自動識別轉換。2.自有頻率細分組合后以6.25kHZ帶寬的單基站三信道數字集群通訊野外測試:在一組通信的同時插入另外一組通信,系統自動轉入另一空閑信道,傳送信號準確、通信清晰,未發現臨道干擾。3.通訊覆蓋范圍的測試:基站簡易架設在北京某山山頂,移動電臺在北京城區及郊區移動,測試結果令人滿意,為我們將來的工作獲取了大量的實測數據。
另外,在語音測試的同時,我們也做了數據傳輸的實驗,實驗驗證了數字無線電通訊較模擬通信的優勢,即傳輸速率高,誤碼率低等。在此基礎上我們已建立了10個數字通訊設備在模擬方式下運行的無線監測站,運行正常,性能可靠,為數字設備作無線數傳的可靠性獲得經驗,也為模擬向數字化方面轉換做好準備。
四、結 論
熱力部門現一般擁有大量的模擬無線監測站,運行可靠,搶險調度中也應用著大量的模擬電臺,一次性升級模擬通信為數字通信,勢必造成一定的設備損失,若先運行于模數兼容方式,隨著舊的模擬設備的步步更新,逐步實現數字化是我們比較理想選擇。---北京特衡控制工程有限責任公司 馮慧明
中國供熱行業第一B2B平臺WWW.GONGRE.CN