數(shù)傳電臺在公安/消防/交通專用GPS無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的應用

一、公眾網(wǎng)的優(yōu)劣
通過GPS系統(tǒng)對移動目標進行定位跟蹤需要有相應的無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，公眾網(wǎng)的GSM、CDPD、CDMA、GPRS等系統(tǒng)具有覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸速率高，信息傳輸有效可靠等優(yōu)點，因此，公眾網(wǎng)成為車輛防盜報警類業(yè)務GPS系統(tǒng)的最佳通信平臺。
公眾網(wǎng)面向公眾話音、數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務，信道共用，論次或按流量收費。目前發(fā)短信息0.1元/次，在用戶話音量較大或基站業(yè)務繁忙時，容易造成信息阻塞和丟失，不能保證實時收發(fā)信息。有機構部門統(tǒng)計過收發(fā)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(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄鶗r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(shù)據(jù)傳輸時延測試”------北京交通大學現(xiàn)代通信研究所趙金明等）。
另外，“（1）網(wǎng)絡的可靠性：無論是中國移動的GPRS網(wǎng)絡還是中國聯(lián)通的CDMA 1X網(wǎng)絡都存在一個網(wǎng)絡穩(wěn)定性和可靠性的問題。由于移動通信網(wǎng)絡的本質屬性導致了其網(wǎng)絡可靠性遠不及有線網(wǎng)絡或者是專用無線通信網(wǎng)。這種網(wǎng)絡可靠性問題表現(xiàn)在由于信號比較弱或者是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡本身的問題導致的無法撥入移動通信數(shù)據(jù)網(wǎng)或撥號成功后掉線率比較高等現(xiàn)象。在我們的系統(tǒng)測試過程中，曾出現(xiàn)過連續(xù)48小時無法撥入GPRS網(wǎng)絡的情況。因此，當GPRS或CDMA數(shù)據(jù)終端由于移動通信網(wǎng)絡的問題而不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，應采取相應的措施存儲數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)網(wǎng)的問題而導致的損失。”；“（2）傳輸?shù)膶崟r性：基于IP數(shù)據(jù)包轉發(fā)的通信，其先天缺陷之一就是它的實時性問題。基于移動通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问绞荘PP數(shù)據(jù)包，最終仍是IP包的公網(wǎng)轉發(fā)傳輸，所以基于GPRS移動通信的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)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(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)難以勝任。”；“（3）通信速率：主要面向語音通信的移動通信網(wǎng)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(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)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(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)”------東南大學無線電工程系鐘子果等）。
為了節(jié)省運行費用且不受限于人，大容量實時應用類業(yè)務GPS系統(tǒng)有必要建立自己的專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡平臺。

二、建專網(wǎng)的可行性
專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)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(qū)可達30公里以上，大型中心城市，因高樓密集對電波傳輸產(chǎn)生多徑衰落，有效覆蓋半徑可達15公里左右。通過多基站聯(lián)網(wǎng)同步，實現(xiàn)大區(qū)域覆蓋，大大擴展無線專網(wǎng)的覆蓋范圍。
實時應用類GPS系統(tǒng)，幾秒鐘更新一次定位信息，一般都局限于某一用戶地區(qū)，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(shù)據(jù)網(wǎng)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(wǎng)平臺有效，經(jīng)濟合算。

三、用什么樣的電臺---專網(wǎng)的用戶規(guī)模
用戶容量是專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的重要指標。無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的用戶規(guī)模是由無線電臺的數(shù)據(jù)速率、收發(fā)轉換時間和傳輸?shù)男畔⒘繘Q定的。為滿足大容量的要求，專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的電臺必須提供高的數(shù)據(jù)速率，如19200bps以上，并能夠迅速的收發(fā)轉換，時間在10ms內。
早期的專用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備基本上都是采用模擬調頻電臺加MODEM的方式實現(xiàn)的。電臺工作于230MHz、800MHz數(shù)傳業(yè)務頻段和350MHz、800MHz集群業(yè)務頻段。在25KHz信道，數(shù)據(jù)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(xiàn)9600bps的無線數(shù)據(jù)傳輸，但該方式的射頻指標，難于滿足信息產(chǎn)業(yè)部規(guī)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(guī)調頻電臺的收發(fā)轉換時間在50-100ms左右，不能實現(xiàn)高速收發(fā)轉換。還有，模擬調頻電臺發(fā)射啟動（PTT）時延和靜噪尾噪音（SQUELCH TAIL）經(jīng)常造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖诸^丟失和字尾亂碼，嚴重影響數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)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(shù)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(wěn)定、高可靠的DSP數(shù)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(shù)據(jù)傳輸速率為19200bps，10-6誤碼靈敏度-111dBm，收發(fā)轉換時間在7ms以內，電臺其它指標亦符合信息產(chǎn)業(yè)部的要求。
假設每個用戶終端需要傳輸50字節(jié)的信息，采用數(shù)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(tǒng)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(shù)字電臺可容納300個用戶。
另外，我們在同樣的環(huán)境下，如上海市中心，目前國內高樓最密集城區(qū)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(shù)傳電臺只通不到2公里（BER小于10-6），而數(shù)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(shù)據(jù)傳輸電臺的開發(fā)生產(chǎn)廠商之一，產(chǎn)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(chǎn)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(wǎng)管功能，可以很方便地根據(jù)不同地形、區(qū)域組建各種無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。


單基站專用無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（2004年開通的北京交警大隊指揮系統(tǒng)GPS部分）


多基站專用無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（2001年開通的上海公安指揮系統(tǒng)GPS部分）
四、典型應用
1、APEC會議車輛調度系統(tǒng)
專用無線數(shù)據(jù)通信平臺的優(yōu)越性在2001年10月上海的APEC會議上得到了最充分的體現(xiàn)，用華夏盛高速數(shù)傳電臺構成的GPS系統(tǒng)顯示了它的強大功能。華夏盛數(shù)傳電臺傳輸速率高，收發(fā)轉換快，穩(wěn)定可靠，多次現(xiàn)場實地測試表現(xiàn)優(yōu)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(fā)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(qū)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(tǒng)。華夏盛高速數(shù)傳電臺穩(wěn)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(shù)傳GPS定位系統(tǒng)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(tǒng)。

2、上海公安指揮系統(tǒng)
為加強城市治安管理，上海警方嘗試了網(wǎng)格化巡警機制，把全市劃分為217個巡區(qū)，形成網(wǎng)格化布局，每個巡區(qū)自成一個網(wǎng)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(wǎng)格巡區(qū)，責任落實到每一個網(wǎng)格民警身上。


網(wǎng)格化巡邏機制的推行，一改以往在分局派出所靜態(tài)備勤的方式，將3500多名警力分布在全市217個網(wǎng)格巡區(qū)內，屯兵街面統(tǒng)一指揮，相互策應，大大提高了現(xiàn)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(tǒng)做后盾。如果遇到重大突發(fā)事件，市局指揮系統(tǒng)就會立即起動，指揮長會根據(jù)案情通過預案輔助系統(tǒng)馬上提出作戰(zhàn)方案。


網(wǎng)格化巡警機制推行以后，更需要有一支招之即來，來之能戰(zhàn)，戰(zhàn)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(zhí)勤，成為一支常備的戰(zhàn)斗力量。 據(jù)統(tǒng)計，實行網(wǎng)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(qū)治安狀況得到明顯改善。


3、公安、交警、部隊、安防等GPS專網(wǎng)
2003年山東省某地公安開通的110巡邏GPS系統(tǒng)，覆蓋范圍達50公里以上。2004年北京交警開通的GPS系統(tǒng)，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(wěn)定可靠。另外，軍隊系統(tǒng)的駐港部隊的直升機GPS系統(tǒng)、無人駕駛飛機、導彈導航等都大量使用。

4、GPS測量系統(tǒng)
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。