數傳電臺在公安/消防/交通專用GPS無線數據通信網絡的應用

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無線數據通信網絡，公眾網的GSM、CDPD、CDMA、GPRS等系統具有覆蓋范圍廣，數據傳輸速率高，信息傳輸有效可靠等優點，因此，公眾網成為車輛防盜報警類業務GPS系統的最佳通信平臺。
公眾網面向公眾話音、數據、互聯網等業務，信道共用，論次或按流量收費。目前發短信息0.1元/次，在用戶話音量較大或基站業務繁忙時，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延是11秒，時間長的達30多分鐘（見2000年《移動通信》雜志）。而GPRS數據傳輸的平均時延在通信空閑時為0~1秒，在通信繁忙時是2~5秒（見2004年第6期《移動通信》的“GPRS數據傳輸時延測試”------北京交通大學現代通信研究所趙金明等）。
另外，“（1）網絡的可靠性：無論是中國移動的GPRS網絡還是中國聯通的CDMA 1X網絡都存在一個網絡穩定性和可靠性的問題。由于移動通信網絡的本質屬性導致了其網絡可靠性遠不及有線網絡或者是專用無線通信網。這種網絡可靠性問題表現在由于信號比較弱或者是數據網絡本身的問題導致的無法撥入移動通信數據網或撥號成功后掉線率比較高等現象。在我們的系統測試過程中，曾出現過連續48小時無法撥入GPRS網絡的情況。因此，當GPRS或CDMA數據終端由于移動通信網絡的問題而不能實現數據傳輸的時候，應采取相應的措施存儲數據同時通過短消息或其他方式通知中心服務器，以避免由于移動通信數據網的問題而導致的損失。”；“（2）傳輸的實時性：基于IP數據包轉發的通信，其先天缺陷之一就是它的實時性問題?；谝苿油ㄐ啪W絡的數據傳輸，其數據傳輸的形式是PPP數據包，最終仍是IP包的公網轉發傳輸，所以基于GPRS移動通信的網絡數據傳輸系統有一定的延時，在對實時性要求較高的相關領域，基于GPRS移動通信網絡數據傳輸系統難以勝任?！?；“（3）通信速率：主要面向語音通信的移動通信網絡其對于每個MS（移動臺）或MT（移動終端）分配的帶寬是比較窄的，這導致采用移動通信網絡傳輸數據的速度受到一定的限制。（見2005年第4期《移動通信》的“基于GPRS移動通信網絡數據傳輸系統的研究與實現”------東南大學無線電工程系鐘子果等）。
為了節省運行費用且不受限于人，大容量實時應用類業務GPS系統有必要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，一般都局限于某一用戶地區，通訊范圍在幾十公里內，投資幾萬元建立用戶自己的專用無線數據網絡，運營費用很少（如頻率占用費1000./年及場地用電等費用），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。
早期的專用無線數據網絡設備基本上都是采用模擬調頻電臺加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。還有，模擬調頻電臺發射啟動（PTT）時延和靜噪尾噪音（SQUELCH TAIL）經常造成數據傳輸的字頭丟失和字尾亂碼，嚴重影響數據傳輸系統的誤碼率。
深圳華夏盛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數字電臺。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，采用數字電臺只需要分配：
50×10÷19200+7=33ms的時隙給每個電臺。
同樣情況，采用模擬調頻電臺加MODEM，一般為2400bps方式則需要分配：
50×10÷2400+50=258ms的時隙給每個電臺。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，采用模擬調頻電臺加MODEM方式容納不了40個用戶，而采用數字電臺可容納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際比較。用國內某公司提供的模擬調頻電臺加9600bpsMODEM方式的數傳電臺只通不到2公里（BER小于10-6），而數字電臺可以覆蓋約15公里半徑。
深圳華夏盛公司是在國內最早從事無線數據傳輸電臺的開發生產廠商之一，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65%的同類產品市場。深圳華夏盛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。


單基站專用無線數據通信網（2004年開通的北京交警大隊指揮系統GPS部分）


多基站專用無線數據通信網（2001年開通的上海公安指揮系統GPS部分）
四、典型應用
1、APEC會議車輛調度系統
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，用華夏盛高速數傳電臺構成的GPS系統顯示了它的強大功能。華夏盛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。華夏盛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。

2、上海公安指揮系統
為加強城市治安管理，上海警方嘗試了網格化巡警機制，把全市劃分為217個巡區，形成網格化布局，每個巡區自成一個網格配備責任民警，24小時在街面巡邏不留死角，把治安控制面細化到每一個網格巡區，責任落實到每一個網格民警身上。


網格化巡邏機制的推行，一改以往在分局派出所靜態備勤的方式，將3500多名警力分布在全市217個網格巡區內，屯兵街面統一指揮，相互策應，大大提高了現場抓獲犯罪的機率。在街面巡警后面，有一個強大的指揮系統做后盾。如果遇到重大突發事件，市局指揮系統就會立即起動，指揮長會根據案情通過預案輔助系統馬上提出作戰方案。


網格化巡警機制推行以后，更需要有一支招之即來，來之能戰，戰之能勝的警察隊伍。因此，從2000年開始，上海警方分批對5000余名交巡警、治安警、派出所民警集中在訓練基地里進行了兩個半月的封閉強化訓練。他們白天進行封閉式訓練，晚上進行輪流執勤，成為一支常備的戰斗力量。 據統計，實行網格化巡邏機制之后，上海街面搶奪抓獲率超過了30％，而街面兩搶案件上半年也比去年同期下降了30％。市區治安狀況得到明顯改善。


3、公安、交警、部隊、安防等GPS專網
2003年山東省某地公安開通的110巡邏GPS系統，覆蓋范圍達50公里以上。2004年北京交警開通的GPS系統，基站在車公莊交警指揮大樓，覆蓋東至機場、京津塘高速，達西溫泉，運行穩定可靠。另外，軍隊系統的駐港部隊的直升機GPS系統、無人駕駛飛機、導彈導航等都大量使用。

4、GPS測量系統
測繪GPS要求有精度高、傳輸快、設備便攜方便等特點，相應的傳輸電臺要求速率9600bps以上，體積小巧，通訊范圍10公里以上。這類設備目前大量采用美國PCC、法國 等品牌，價格昂貴。在很短的時間內，深圳華夏盛DATA系列電臺，由于其性能指標高，小巧便攜，價格低廉成為進口電臺替換首選。