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大范圍/大容量/實時專用GPS無線數據通信網絡
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一、公眾網的優劣
通過GPS系統對移動目標進行定位跟蹤需要有相應的陸地無線數據通信網絡,公眾網的GSM、CDPD、GPRS等系統具有覆蓋范圍廣,小區制多基站,數據速率高,9600bps以上,信息傳輸有效可靠等優點,是提供車輛防盜報警類業務GPS系統的最佳通信平臺。
公眾網面向公眾業務,信道共用,論次收費,目前發短信息0.1元/次,在用戶量較大時,容易造成信息阻塞和丟失,不能保證實時收發信息,有機構部門統計過收發短信息的平均時間是11秒,時間長的達30多分鐘(見2000年 《移動通信》雜志)。
為了節省費用且不受限于人,大容量實時應用類業務GPS系統需建立自己的專用無線數據網絡平臺。

二、建專網的可行性
專用無線數據網絡基站設備投資并不大,無需值守和維護人員。單基站的有效覆蓋半徑在中小型城市及無高山阻擋地區可達30公里以上,大型中心城市,因高樓密集對電波傳輸產生多徑衰落,有效覆蓋半徑可達15公里左右。通過多基站聯網同步,實現大區域覆蓋,大大擴展無線專網的覆蓋范圍。
實時應用類GPS系統,幾秒鐘更新一次定位信息,一般都局限于某一地區,范圍在幾十公里內,投資幾萬元建立的專用無線數據網絡,運營費用很少,比采用公眾網平臺有效,經濟合算。

三、用什么樣的電臺---專網的用戶規模
用戶容量是專用無線數據網絡的重要指標。無線數據網絡的用戶規模是由無線電臺的數據速率、收發轉換時間和傳輸的信息量決定的。為滿足大容量的要求,專用無線數據網絡的電臺必須提供高的數據速率,如19200bps以上,并能夠迅速的收發轉換,時間在10ms內。
目前的專用無線數據網絡設備基本上都是采用常規調頻電臺加MODEM的方式實現的。電臺工作于230MHz、800MHz數傳業務頻段和350MHz、800MHz集群業務頻段。在25KHz信道,數據速率基本上是1200bps、2400bps,一些采用GMSK等MODEM芯片把輸出的低頻信號直接加到VCO輸入端能實現9600bps的無線數據傳輸,但該方式的射頻指標,難于滿足信息產業部規定要求,且其10-6誤碼靈敏度很低,通信距離非常近,實際當中無法使用。另外,常規調頻電臺的收發轉換時間在50-100ms左右,不能實現高速收發轉換。
美國MDS公司采用前向糾錯編碼、軟件無線電、數字調制相干解調、Viterbi軟判決和表面貼片一體化設計等技術,提供高性能、高穩定、高可靠的DSP無線電臺。電臺提供標準232接口可直接與計算機、GPS接收機控制板連接。25KHz信道間隔空中數據傳輸速率為19200bps,10-6誤碼靈敏度-111dBm,收發轉換時間在7ms以內,電臺其它指標亦符合信息產業部的要求。
假設每個用戶終端需要傳輸50字節的信息,采用MDS電臺只需要分配:
50×10÷19200+7=33ms的時隙給每個電臺。
同樣情況,采用調頻電臺加MODEM,一般為2400bps方式則需要分配:
50×10÷2400+50=258ms的時隙。二種情況用戶容量相差約8倍。如果要求GPS系統每10秒鐘更新一次信息,采用調頻電臺加MODEM方式容納不了40個用戶,而采用MDS電臺可容納300個用戶。
另外,我們在同樣的環境下,如上海市中心,目前國內高樓最密集城區做過實驗。用國內某公司提供的調頻加9600bpsMODEM方式的數傳電臺只通不到2公里(BER小于10-6),而MDS電臺可以覆蓋約15公里半徑。
MDS公司是在美國最早從事無線數據傳輸電臺的開發生產廠商,產品廣泛用于石油、電力、銀行、水處理等領域的遙測、遙信、遙控,占有美國65%的同類產品市場。MDS公司有工作于所有頻段單工車臺、雙工基地臺、熱備基地臺和2.4GHz跳頻擴頻電臺,電臺有遠程診斷和網管功能,可以很方便地根據不同地形、區域組建各種無線數據網絡。


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單基站專用無線數據通信網


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多基站專用無線數據通信網


四、典型應用
專用無線數據通信平臺的優越性在2001年10月上海的APEC會議上得到了最充分的體現,用MDS高速數傳電臺構成的GPS系統顯示了它的強大功能。MDS數傳電臺傳輸速率高,收發轉換快,穩定可靠,多次現場實地測試表現優異,受到各方面專家贊揚和首肯,在今年上海舉行的多次重要的國際會議中發揮了作用。
APEC會議期間,多國首腦齊聚上海。為保證會議順利進行,元首們的車輛調度需要精確的實時定位。從浦東機場到元首下榻飯店,到會議中心,沿線30多公里高速公路;市區內,高樓林立,無線通信條件惡劣。江澤民主席在會議中心迎接各方首腦時,要求每位元首的車輛以每1分鐘為間隔順序到達,一秒鐘都不能早也不能晚。為滿足車輛的指揮調度要求,每個元首專車都配備了GPS定位系統。MDS高速數傳電臺穩定可靠,每秒鐘提供一次定位信息,車輛調度指揮井然有序,所有的專車都準時到位。上海APEC會議圓滿結束,上海市公安局的高速數傳GPS定位系統受到國務院領導的表揚和肯定。會議結束后,有關領導特別參觀了該系統。


 

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