900MHz無中心手機的特點和前景

2019-11-03 09:17:12

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供稿：網友

信息產業部電子科技委李進良

　　上個世紀80年代在日本以不到3年便突破100萬臺的驚人速度發展起來的無中心個人通信電臺，為什么會在日本以這樣高的速度接連翻番呢？當時，分析這種體制具有無中心控制組網、數字選呼自動接續各個用戶、多信道共用自動選取空閑頻率等三大特點。其所組單區單工網絡，既可幾戶至幾十戶的小容量，也可以幾百戶至幾千戶的中容量；而且投資相當節省，建網非常簡便，接續特別快捷。何以這種電臺如此富有彈性和魅力？主要因為從設計技術上利用了當時剛剛興起的微機技術和數字技術于無線通信，才得以充分發揮廣播信道的潛能，將傳統對講機的一呼百應發展為單呼、組呼和全呼等多種適用功能。

1．什么是無中心控制組網

　　有線通信是線通信，每個用戶要和任何一個其他用戶通信，就必須有線路連到該用戶，n個用戶所需的連線高達n(n-1)/2，線路數幾乎是用戶數的平方關系上升，如果1000個用戶要彼此都能通信，就需要近似50萬條線，工程實施所需的投資很難令人接受！怎樣才能不要這么多線呢？于是產生了“中心”的概念，n個用戶分別連1條線到中心，當用戶1要與用戶m通信時，在中心處臨時連起來，通完后拆線，所需的連線只要n條就夠了，這就是交換接續控制中心。

　　無線通信是從有線通信發展而來的，人們往往習慣于利用已有的概念來思考，沿著現成的道路向前行。在陸地移動通信領域的公眾蜂窩電話系統、專用調度系統和無線尋呼系統，在組網中，它們有共同之處，即都需要建設交換控制中心和多個基站等網絡基礎設施，各移動臺撥號都要通過中心來指配空閑信道，進行選擇呼叫而實現電路接續。移動用戶越多，交換接續控制中心就越復雜，基站也越多，因此，建網投資也越大。

　　而無線通信是面通信，1個電視廣播電臺覆蓋了一大片地區，家家都可收聽。1個無線電臺亦然，在射頻功率可能達到的區域內許許多多用戶都可與之通信，這種一呼百應式的廣播信道，好處是不用鋪設n(n-1)/2條線，無須交換接續控制中心。缺點是不管你樂意不樂意，開機就得收聽。怎樣才能使需要通信的雙方或多方能通，而不需要通信的用戶不通呢？于是產生了“選址”的技術。怎樣才能充分利用可能指配的若干信道以滿足盡可能多的用戶同時通信的需求呢？也就是如何提高頻譜效率的問題，于是產生了“多信道共用”的技術。只有這兩個技術課題獲得圓滿解決，才能實現無中心控制組網的設想。

　　無中心控制(without central control)的定義指不采用交換控制中心的集中控制，而由各移動臺或固定臺分別設定無線通信鏈路的分散控制方式。

　　通常有中心組網的交換控制中心和基站等網絡基礎設施約占全部投資的一半，手機和車載臺等移動終端也占全部投資的一半；另外控制中心需要進行機房的基建安裝，還需要值機維護人員。而無中心組網既節省了一半投資，也不用基建安裝和值機維護。特別是對于那些只有幾個或幾十個移動用戶的小單位，而且分布在并不遼闊的3公里半徑范圍，只要買幾部或幾十部電臺，便可組成一個專用調度網。既不用申請頻率，也不用興師動眾安裝調試；既省錢又省事，這就是此種體制得以迅速發展的主要原因。

2．怎樣選擇呼叫

　　傳統對講機采用類似廣播信道的一呼百應方式；不管是否呼叫你，也不管你是否愿意，都得開機守侯。為解決這一使人煩惱的問題，發展了選擇呼叫的技術，用以選定需通信的對方電臺。要想識別每個用戶，就需要有不同的用戶識別碼，形成可以互相區別的選呼信令。當前使用的選呼信令主要有音頻信令和數字信令兩大類：如公眾對講機所用的連續單音控制靜噪（CTCSS），便是音頻信令。而無中心系統使用的數字信令，用戶識別碼由兩部分組成：第一部分為省識別碼，該碼由8比特構成2組HEX碼；第二部分為該省轄區內的用戶識別碼，該碼由20比特構成5組BCD碼。

　　無中心組網所用數字信令與音頻信令比較，具有下列優點：

(1) 　　編碼容量大：每省市內5位數字號碼的容量有10萬個，全國即達320萬個，而信令的組成僅“0”和“1”兩種碼，比較簡單。音頻信令中的CTCSS制雖然容易實現，但需要37個亞音頻，也就最多只可呼叫37個不同用戶；雙音多頻（DTMF）制雖可編出上百萬個識別號碼，但需7種不同的單音。

(2) 接續速度快：無中心數字信令的傳輸時間不到0.2秒；而DTMF僅傳輸5位號碼約需4秒，五音順序制約需3秒。

3．如何實現多信道共用

　　傳統對講機的頻率指配采用每個用戶占有一個信道的工作方式。為解決信道有限而用戶日益增多的矛盾，考慮用戶不是整天占用信道，只是在需要通信時，才短暫占用信道，最初的解決辦法為：若干用戶共用一個信道。無中心組網進一步改變為若干用戶共用多個信道。即共用1個控制信道，158個通話信道。

　　當有中心組網時，哪一個頻率已經啟用，哪一個頻率尚屬空閑，控制中心都是一清二楚的，因此，控制中心只要將空閑信道指配給各個移動臺就行了。

　　而無中心組網時，每個移動臺事前并不知道有哪些頻率已被占用，因此，便有一個檢測空閑信道再加以指配的問題。該系統是應用無三階互調法改變頻率搜索載波的方式，當跳變到某一頻率，接收機的輸入電平高于1μV的門限電平，或者低于門限的狀態持續不到1秒鐘，即認為此頻率已被占用，就可跳變到另一頻率，繼續檢測空閑信道。當跳變到某一頻率，接收機的輸入電平小于1μV的門限電平，而且這種低于門限的狀態持續1秒鐘，即認為此頻率是空閑，就可通過控制信道用數字信令指配此空閑信道。

　　經分析計算，1個控制信道和158個通話信道在一個3公里半徑的區域內，為3000個移動用戶進行調度業務，服務質量是能滿足要求的。說明此種體制與傳統方式比較，頻譜效率大大提高，同樣的帶寬，可以為十幾倍至上百倍的用戶服務。

4．無中心手機在我國未來的發展前景

　　綜上所述，無中心體制具有三大特點：

　　(1) 將控制中心的集中控制轉化為移動臺的分散控制，省去了結構復雜、造價高昂的網絡基礎設施，可節約一半建網投資。

　　(2) 5位數字選呼解決了一個省內10萬用戶的識別地址，加快了接續速度。

　　(3) 多信道共用，自動選取空閑信道，大大提高了頻譜效率，2MHz帶寬，可以在3公里半徑范圍內為3千移動用戶服務。

　　如果沒有解決數字選呼，網中的多址用戶就不可能任意快速接入；如果沒有解決多信道共用，就不可能提供足夠的頻率供無中心組網。由于微機技術和數字技術的發展，促使這些關鍵技術問題得以圓滿解決，從而充分發揮了無線廣播信道可以四通八達的潛力，才可能不要中心交換控制來實現專業移動通信的組網要求。因此，這三者是一個不可或缺的有機整體。

　　除此之外，在我國曾經開發了車載臺、便攜臺、固定臺、遙控臺、數傳臺、轉發臺和手機等系列電臺，同時，由于系列電臺采用微機控制實現了多功能化，如通話時間限制、重呼、重接、同號插話、縮位撥號、來電顯示、遙控、轉發和非話業務等。

　　由于無中心電臺具有上述特點和功能，且在900MHz頻段人為噪聲小、話音清晰、適合城市傳輸；經過多年的實踐，表明該電臺對獨立小區專用無線電通信網，和多家共用頻率的通信網效果較好，在很多場合下可替代有中心組網系統。無中心有兩種網絡結構：

　　(1) 任一電臺可在其無線覆蓋區內任意選址另一(或一組)電臺直接通信，形成小區全連通網。適用于家庭、辦公室、建筑工地、車站、港口、機場、游樂場所、大型酒店、廠礦企業等3公里半徑小范圍，經指配號碼供集團用戶小型組網使用。

　　(2) 有權電臺可在轉發臺無線覆蓋區內任意選址另一(或一組)電臺轉接通信，形成大區部分連通網。適用于車隊、田野、灌區等幾十公里半徑的大范圍。

　　目前各行業對于無線對講機及短數據傳輸通信服務仍有大量需求，而150MHz、450MHz頻段的頻率資源已無法滿足需要，有關生產廠商和用戶單位提出應重視推廣使用900MHz無中心通信系統。因此，為利用好900MHz頻段無中心多信道選址移動通信系統頻率，規范915～917MHz頻段無中心設備的研發、生產，滿足社會使用需求，2002年1月23日信息產業部無線電管理局下達信無函[2002]10號文《關于900MHz頻段無中心多信道選址移動通信系統使用頻率有關問題的通知》

　　2002年5月16日國家標準委辦公室下達國標委計劃[2002]41號文《關于下達2002年制修訂國家標準項目計劃的通知》，明確對GB15160一94《無中心多信道選址移動通信系統體制》國家標準，由電子第七研究所和國家無線電監測中心負責修訂。

　　為更好地根據當前技術發展水平修訂GB5160—94，電子第七研究所參與深圳三威公司按原國家標準（即信令為數字、話音為模擬）采用國際和國內市場可以供應的比較先進的器件在進行開發，現已作出了樣機，可與第七研究所原先生產的無中心電臺互通。新開發的手機體積小、重量輕、用電省、價格低、功能全，使用效果優于普通對講機和公眾對講機。因此，可以預期無中心手機會有廣闊的市場前景。

摘自　通信市場

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