專業(yè)無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新階段

./項(xiàng)目名稱：專業(yè)無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新階段項(xiàng)目介紹：一、傳統(tǒng)的專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)根據(jù)國(guó)家專業(yè)無(wú)線電通信體制的規(guī)劃,我國(guó)的專業(yè)無(wú)線電通信共分成三個(gè)層次,即公眾無(wú)線電對(duì)講機(jī)、無(wú)中心系統(tǒng)和數(shù)字化集群。公眾無(wú)線電對(duì)講機(jī)的使用方式大家都十分熟悉；與公眾無(wú)線電對(duì)講機(jī)相比,無(wú)中心系統(tǒng)采用自動(dòng)選址技術(shù),可以進(jìn)行一對(duì)一的呼叫,克服了傳統(tǒng)對(duì)講機(jī)中一呼百應(yīng)的局面,但還是圍有限；數(shù)字化集群的組網(wǎng)方式與公網(wǎng)類似,因而組網(wǎng)投資大,建設(shè)成本高。隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展,各行各業(yè)對(duì)無(wú)線通信的需求越來(lái)越多,也越來(lái)越高?，F(xiàn)今時(shí)代對(duì)專業(yè)無(wú)線通信的基本要求主要?dú)w結(jié)為：隨著無(wú)線電頻率資源的日趨緊,專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)必須有高的頻率利用率；專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)具備話、數(shù)、圖的傳輸能力；專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)具備強(qiáng)有力的指揮調(diào)度功能,以滿足各行各業(yè)的生產(chǎn)指揮調(diào)度功能要求；專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)能靈活機(jī)動(dòng),快速組網(wǎng)；但是,另一方面專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)又不必如公眾網(wǎng)那樣做到無(wú)縫隙切換和無(wú)縫隙復(fù)蓋；專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)除了上述要求外,對(duì)系統(tǒng)造價(jià)即系統(tǒng)性能/價(jià)格比要求也很高,畢竟每個(gè)行業(yè)建設(shè)專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)必須要考慮自身的能力和投入產(chǎn)出比。由此可見,傳統(tǒng)的專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)無(wú)法滿足現(xiàn)今時(shí)代各行各業(yè)對(duì)專業(yè)無(wú)線通信的需求,專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)必須要與時(shí)俱進(jìn)。其一是終端設(shè)備要數(shù)字化,即傳統(tǒng)的模擬對(duì)講機(jī)必須要進(jìn)步為數(shù)字對(duì)講機(jī),才能擔(dān)負(fù)話、數(shù)、圖的傳輸能力。其二是組網(wǎng)必須要有新思路,用與組建公眾網(wǎng)相同的思路來(lái)組建無(wú)線專網(wǎng),其系統(tǒng)造價(jià)和靈活性往往無(wú)法滿足專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的要求。而事實(shí)上,在無(wú)線技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高度發(fā)展的今天,專業(yè)無(wú)線電通信另劈蹊徑的組網(wǎng)方式已是水到渠成,呼之欲出了。二、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字對(duì)講機(jī)系統(tǒng)對(duì)講機(jī)作為專業(yè)通信的重要一員,廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),它的數(shù)字化已經(jīng)受到全球各國(guó)的高度重視。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家早已開始進(jìn)行數(shù)字對(duì)講機(jī)設(shè)備的技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。MOTOROLA、KENWOOD、ICOM等老牌對(duì)講機(jī)制造商的數(shù)字對(duì)講機(jī)系列產(chǎn)品也已陸續(xù)推出,并在行業(yè)里已進(jìn)入試驗(yàn)應(yīng)用的階段。我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部無(wú)線電管理局在2007年9月13日發(fā)布了《數(shù)字對(duì)講機(jī)系統(tǒng)設(shè)備無(wú)線射頻技術(shù)指標(biāo)要求》〔試行的通知,為我國(guó)的數(shù)字對(duì)講機(jī)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了頻率保證和射頻技術(shù)基本指標(biāo)要求。因此,我國(guó)數(shù)字對(duì)講機(jī)市場(chǎng)的大門已打開,外國(guó)企業(yè)可以進(jìn)來(lái)了,中國(guó)企業(yè)如何面對(duì)優(yōu)勝劣汰的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),如何讓對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)在由模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)型的過程中提高核心競(jìng)爭(zhēng)力,使我國(guó)對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)與我國(guó)對(duì)講機(jī)市場(chǎng)相適應(yīng),是我國(guó)對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)面臨的一大課題。本項(xiàng)目的技術(shù)方案是嚴(yán)格按照簡(jiǎn)化的OSI分層模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的,在呼叫控制層上實(shí)現(xiàn)了呼叫建立,呼叫應(yīng)答,呼叫終止等功能；在數(shù)據(jù)鏈路層上有完整的幀結(jié)構(gòu)和信道編碼算法；在物理層上也有相應(yīng)的設(shè)計(jì)。通信系統(tǒng)通常按照七層完整的OSI<OpenSystemInterconnect>模型來(lái)描述,但是在數(shù)字無(wú)線通信領(lǐng)域,由于系統(tǒng)業(yè)務(wù)不是特別復(fù)雜,則會(huì)將OSI模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。在不影響功能劃分的基礎(chǔ)上,將OSI模型合并一些層次,使得整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)更加緊湊實(shí)用、便于開發(fā)。數(shù)字對(duì)講機(jī)核心模塊協(xié)議棧是根據(jù)簡(jiǎn)化后的OSI分層模型發(fā)展而來(lái)的,共劃分為三個(gè)層次,自上而下分別是：呼叫控制層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議。如圖1所示。呼叫控制層〔CCL呼叫控制層〔CCL數(shù)據(jù)鏈路層〔DLL物理層〔PL呼叫控制信息數(shù)據(jù)呼叫控制語(yǔ)音數(shù)據(jù)第1層第2層第3層圖1數(shù)字對(duì)講機(jī)核心模塊技術(shù)分層模型1.硬件構(gòu)成系統(tǒng)硬件主要由射頻發(fā)送部分、基帶調(diào)制部分、語(yǔ)音壓縮編解碼部分及中央處理器構(gòu)成。如圖2所示圖2數(shù)字對(duì)講機(jī)核心模塊的硬件構(gòu)成示意圖射頻發(fā)送部分RF為本公司射頻方面的技術(shù)專家通過采用分離元件搭建的頻分多址的FM調(diào)制電路,各信道間隔為6.25kHz或12.5kHz。其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見表1。表1射頻發(fā)送部分主要參數(shù)指標(biāo)射頻參數(shù)技術(shù)指標(biāo)信道間隔12.5kHz多址方式FDMA天線端口最大輸出功率≤5W最大功率變化容限±1.5dB〔正常+2/-3dB〔極限有效輻射功率±6dB載波頻率誤差正常條件：1.5kHz極限條件：2.5kHz調(diào)制鄰信道功率≤-60dB天線端口雜散發(fā)射〔發(fā)射機(jī)≤-36dBm瞬態(tài)切換鄰道功率≤-50dB占用帶寬<12.5kHz接收機(jī)雜散發(fā)射≤-57dBm接收機(jī)雜散輻射≤-57dBm基帶調(diào)制部分為4FSK調(diào)制方式,由本公司研發(fā)人員采用先進(jìn)的軟件無(wú)線電技術(shù)通過具有高處理性能的DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。4FSK的偏移系數(shù)h定義為0.27。它在碼元中心產(chǎn)生了一個(gè)1.944kHz的碼元偏移量。符號(hào)和位之間的映射關(guān)系在表2中給出。表2二進(jìn)制位符號(hào)映射到4FSK偏移量在4FSK調(diào)制方式中采用了方根升余弦濾波器。濾波器的的群延遲在帶寬小于2880HZ的圍是平滑的。濾波器的響應(yīng)幅值近似定義為以下公式：F〔f等于方根升余弦濾波器的響應(yīng)幅值注意：f為頻率。4FSK調(diào)制器包含有一個(gè)方根升余弦濾波器,級(jí)聯(lián)一個(gè)頻率調(diào)制器,如圖3所示。圖34FSK調(diào)制器4FSK調(diào)制器有偏差設(shè)置,用以給每個(gè)已調(diào)制碼元提供合適的載波相移。偏移量通過測(cè)試信號(hào)...+3+3-3-3+3+3-3-3…來(lái)設(shè)置。語(yǔ)音壓縮編解碼部分采用的是由清華大學(xué)電子工程系開發(fā)的SELP聲碼器,也可以采用由本公司研發(fā)人員開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)MELP聲碼器,和4FSK調(diào)制解調(diào)器合用同一DSP芯片,每路話音壓縮編碼后的速率均為2.4kb/s,增加1.2kb/s的前向糾錯(cuò)后總速率為3.6Kb/s。采用清華大學(xué)的SELP聲碼器或采用本公司自行研制的MELP聲碼器,相比采用國(guó)外某些公司推出的芯片,不僅大大降低了硬件成本,也真正地讓數(shù)字對(duì)講機(jī)核心模塊技術(shù)在聲碼器和基帶調(diào)制解調(diào)上擁有了我國(guó)自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。從信道利用方面來(lái)看,本技術(shù)方案的特點(diǎn)是：當(dāng)信道間隔為6.25KHz時(shí),信道傳輸速率為4.8Kb/s。當(dāng)信道間隔為12.5KHz時(shí),信道傳輸速率為9.6Kb/s。即便信道間隔為6.25KHz時(shí),除傳輸一路話音之外還可傳輸糾錯(cuò)碼和信令碼。大大提高了頻帶的利用率。2.軟件設(shè)計(jì)全部軟件均由本公司自行設(shè)計(jì)開發(fā)。軟件采用了分層設(shè)計(jì)思想,包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層〔呼叫控制層、應(yīng)用層和VRIS<VirtualRadioInterfaceStandard>接口,如圖4所示。圖4數(shù)字對(duì)講機(jī)核心模塊技術(shù)的軟件分層VRIS是一個(gè)底層標(biāo)準(zhǔn),作為一個(gè)紐帶,負(fù)責(zé)所有的硬件界面和接口。網(wǎng)絡(luò)層部邏輯消息、鏈路層與不同協(xié)議層之間的通信都通過VRIS實(shí)現(xiàn)。所有的物理通信也都依賴于VRIS。模塊由規(guī)化的引出端引出。用戶只需進(jìn)行應(yīng)用層層面的軟件開發(fā)。物理層軟件主要包括各類物理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。協(xié)助各物理設(shè)備完成以下功能：對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)；控制開/關(guān)收發(fā)信機(jī)；滿足一定的射頻特性；規(guī)定比特和碼元之間的關(guān)系；建立頻率同步和碼元同步；發(fā)射碼元或建立突發(fā)等。數(shù)據(jù)鏈路層軟件主要目的是：在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上,建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的邏輯數(shù)據(jù)鏈路,通過差錯(cuò)控制提供數(shù)據(jù)幀<Frame>在信道上無(wú)差錯(cuò)的傳輸,并對(duì)本層之上的其他層隱藏物理傳輸媒介。本部分軟件主要完成以下功能：信道編碼<包括差錯(cuò)控制,FEC,CRC>；交織和解交織,及對(duì)比特排序；實(shí)現(xiàn)確認(rèn)和重試機(jī)制；媒介接入控制和信道管理；構(gòu)建幀結(jié)構(gòu)并建立幀同步；規(guī)定突發(fā)和參數(shù)；鏈路尋址；提供來(lái)自物理層的聲碼數(shù)據(jù)的語(yǔ)音接口；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)；與呼叫控制層交換信令或用戶數(shù)據(jù)等。呼叫控制層即信令子系統(tǒng)。信令的構(gòu)建是該層的主要容。該層軟件的主要任務(wù)就是構(gòu)造交換信令和建立呼叫流程。主要包括以下功能：建立呼叫,維持呼叫及終止呼叫；單呼和組呼的發(fā)送和接收；目標(biāo)電臺(tái)尋址；支持固有業(yè)務(wù)<遲后進(jìn)入,呼叫轉(zhuǎn)移等>；數(shù)據(jù)呼叫控制等。整個(gè)軟件系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)合理,采用了結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法,軟件代碼已經(jīng)經(jīng)過多次優(yōu)化。保證了軟件系統(tǒng)的高效性和可靠性。采用上述數(shù)字對(duì)講機(jī)核心模塊設(shè)計(jì)制造的新一代全數(shù)字對(duì)講機(jī),是組建高性能新穎無(wú)線調(diào)度專網(wǎng)的終端的無(wú)可替代的不二選擇。三、構(gòu)建新穎無(wú)線調(diào)度網(wǎng)用與組建公眾無(wú)線網(wǎng)相同的思路來(lái)組建無(wú)線專網(wǎng),必須花費(fèi)大量資金用來(lái)建組網(wǎng)必需的基站,還要有有線或無(wú)線鏈路的支持,其系統(tǒng)造價(jià)和靈活性往往無(wú)法滿足專業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)性能/價(jià)格比的要求,成為組建無(wú)線專網(wǎng)的一大瓶頸。在調(diào)度通信專網(wǎng)要求較高時(shí),對(duì)有線或無(wú)線鏈路的要求也會(huì)相應(yīng)提高,使組建無(wú)線專網(wǎng)的困難增加,造價(jià)也增加。價(jià)格的因素,大大阻礙了無(wú)線專網(wǎng)的發(fā)展。若利用VPN專網(wǎng)替代傳統(tǒng)無(wú)線通信調(diào)度網(wǎng)的有線鏈路或無(wú)線鏈路,完成話音、數(shù)據(jù)、圖片和控制信令的傳輸,即利用VOIP來(lái)組建新穎無(wú)線調(diào)度專網(wǎng),將是一種十分高效的組建無(wú)線專網(wǎng)的好思路。利用VOIP組建無(wú)線專網(wǎng),具有組網(wǎng)靈活,建設(shè)成本低,建設(shè)周期短,系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。這種組網(wǎng)方式充分發(fā)揮了互聯(lián)網(wǎng)的傳輸特點(diǎn),可容納多位號(hào)、多方向的傳輸而互不干擾,可任意調(diào)整并擴(kuò)展服務(wù)區(qū)的大小,更改系統(tǒng)只需更改調(diào)度專網(wǎng)的相關(guān)軟件參數(shù),而不必要求硬件的特殊支持或變更。我們?cè)谏厦娼榻B了全數(shù)字化的數(shù)字對(duì)講機(jī),以數(shù)字對(duì)講機(jī)作為系統(tǒng)的通信終端,利用VOIP組建的新穎無(wú)線調(diào)度專網(wǎng)將能為各行各業(yè)提供適合各自行業(yè)要求和特殊要求的無(wú)線專網(wǎng),從而把各行各業(yè)的運(yùn)營(yíng)提高到一個(gè)新的水平,這既大大提高了各自行業(yè)面向市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力,也必將使無(wú)線專網(wǎng)隨著技術(shù)的進(jìn)步迎來(lái)一次新的發(fā)展階段。圖五利用VOIP組建無(wú)線調(diào)度專網(wǎng)四、新穎無(wú)線調(diào)度網(wǎng)的應(yīng)用示例〔一大型廠礦企業(yè)部的無(wú)線通信大型廠礦企業(yè)部的無(wú)線通信是為生產(chǎn)指揮調(diào)度專用的,不希望受到公網(wǎng)的干擾,也無(wú)法承受每月大量通信費(fèi)用的開支,比較愿意一次性購(gòu)置設(shè)備后不再承受每月話費(fèi)支出的負(fù)擔(dān)。〔二社區(qū)服務(wù)無(wú)線通信系統(tǒng)城市社區(qū)服務(wù)主要有兩個(gè)方面,一是社區(qū)保安的無(wú)線通信系統(tǒng),二是社區(qū)居民住宅的無(wú)線報(bào)警。拿居民住宅無(wú)線報(bào)警來(lái)講,如果采用GSM公網(wǎng)報(bào)警設(shè)備,則除了要支付一次性購(gòu)買設(shè)備的費(fèi)用外,每月還要支付SIM卡的基本月租25元,另外如果以每天巡回查詢10次計(jì)費(fèi),每月要另支付短消息通信費(fèi)用30元,總計(jì)55元,如果再要用戶支付無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)的服務(wù)費(fèi)15元?jiǎng)t總計(jì)居民每月每戶要支付70元,如果采用無(wú)中心系統(tǒng),則除了支付一次性購(gòu)買設(shè)備的費(fèi)用后,每月僅須支付15元的服務(wù)費(fèi)。在價(jià)格杠桿面前,居民的如何選擇將是十分清楚的。有必要說明的是：社區(qū)綜合服務(wù)及居民住宅無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)是900MHz全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)最簡(jiǎn)易的一種應(yīng)用,其中居民住宅無(wú)線報(bào)警采用的是900MHz全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)固定用戶間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信方式,而社區(qū)保安采用的是全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)移動(dòng)用戶間的無(wú)線話音通信方式。也就是說,社區(qū)保安可以把全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)作為數(shù)字對(duì)講機(jī)使用,但全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)并不僅僅只具備數(shù)字對(duì)講機(jī)的功能,它還有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)、圖片傳輸和靈活組網(wǎng)通信等諸多應(yīng)用,只不過當(dāng)把全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)作為數(shù)字對(duì)講機(jī)使用時(shí),它的功能要比一般的對(duì)講機(jī)強(qiáng),而成本卻比一般的對(duì)講機(jī)還要便宜。全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)用戶容量也遠(yuǎn)比一般的對(duì)講機(jī)系統(tǒng)大得多,假設(shè)用戶忙時(shí)平均通話限時(shí)為3分鐘,用戶忙時(shí)通話集中率為50%,則一個(gè)地區(qū)一個(gè)全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)可容納的用戶總數(shù)約為3000個(gè)左右,可見全數(shù)字自主多信道無(wú)線通信系統(tǒng)用戶容量是一般的對(duì)講機(jī)系統(tǒng)無(wú)法比擬的。〔三野外無(wú)線通信系統(tǒng)野外無(wú)線通信有二個(gè)大的應(yīng)用領(lǐng)域,第一是臨時(shí)性的應(yīng)用服務(wù)如森林救火,地質(zhì)勘探等,由于這些場(chǎng)合沒有公眾無(wú)線網(wǎng)〔GSM或CDMA的覆蓋,只能采用組網(wǎng)靈活的無(wú)中心系統(tǒng)。第二個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域如油田、水庫(kù)、水利設(shè)施的數(shù)據(jù)采集等等,這些應(yīng)用雖然不是臨時(shí)的,但在野外的這些應(yīng)用場(chǎng)合,往往也沒有公眾無(wú)線網(wǎng)的覆蓋或者全程覆蓋,所以采用900MHz全數(shù)字自主多信道無(wú)線系統(tǒng)將是性能/價(jià)格比最佳的選擇。隨著我國(guó)西部大開發(fā)的進(jìn)展,邊緣地區(qū)的公路,鐵路等等施工環(huán)境,也存在著大量的無(wú)線通信應(yīng)用的需求。下面我們以民航機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)為例來(lái)說明900MHz全數(shù)字自主多信道無(wú)線系統(tǒng)的應(yīng)用：設(shè)備配置：機(jī)場(chǎng)設(shè)總調(diào)度臺(tái)各航空公司設(shè)分調(diào)度臺(tái)機(jī)場(chǎng)各后勤保障部門設(shè)分調(diào)度臺(tái)機(jī)場(chǎng)工作人員配備手持機(jī)系統(tǒng)功能與特點(diǎn)：〔1915-917MHz為國(guó)家發(fā)布的無(wú)中心系統(tǒng)無(wú)線頻段,該無(wú)線頻段不會(huì)干擾機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)〔2總調(diào)度臺(tái)可對(duì)某個(gè)分調(diào)度臺(tái)或某些分調(diào)度臺(tái)進(jìn)行通話、發(fā)數(shù)據(jù)信息〔3總調(diào)度臺(tái)可對(duì)某個(gè)人員或某些人員進(jìn)行通話、發(fā)數(shù)據(jù)信息〔4分調(diào)度臺(tái)可對(duì)某個(gè)人員或某些人員進(jìn)行通話、發(fā)數(shù)據(jù)信息〔5各手持機(jī)之間可進(jìn)行通話、發(fā)數(shù)據(jù)信息〔6本系統(tǒng)為全數(shù)字系統(tǒng),其最大特點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn),功能強(qiáng)大,而其造價(jià)僅為集群系統(tǒng)的若干分之一〔7當(dāng)一個(gè)城市有兩個(gè)機(jī)場(chǎng)時(shí),只須在總調(diào)度臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)有線連結(jié)即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)場(chǎng)的統(tǒng)一管理五、市場(chǎng)預(yù)測(cè)在2008年2月26日召開的第一屆數(shù)字對(duì)講機(jī)應(yīng)用與發(fā)展論壇上,信息產(chǎn)業(yè)部產(chǎn)品司相關(guān)同志表示正在制定我國(guó)對(duì)講機(jī)由模擬對(duì)講機(jī)向數(shù)字對(duì)講機(jī)模轉(zhuǎn)數(shù)的時(shí)間表。據(jù)了解,我國(guó)目前模擬對(duì)講機(jī)擁有量為五千多萬(wàn)臺(tái),每年新購(gòu)置的對(duì)講機(jī)為200萬(wàn)臺(tái)。如果用五年時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)講機(jī)的模轉(zhuǎn)數(shù),就對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)而言,將是數(shù)百億的市場(chǎng)。而目前我國(guó)市場(chǎng)上只有少量模擬無(wú)中心設(shè)備和模擬對(duì)講機(jī),數(shù)字對(duì)講機(jī)除了