淺析用衛(wèi)星通信進(jìn)行無線電尋呼傳輸

2019-11-03 09:51:28

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供稿：網(wǎng)友

淺析用衛(wèi)星通信進(jìn)行無線電尋呼傳輸摘要結(jié)合湖南無線尋呼傳輸?shù)膶嶋H情況闡述了用衛(wèi)星作為無線尋呼傳輸手段的必要性、可行性、優(yōu)越性等。關(guān)鍵詞無線尋呼傳輸方案衛(wèi)星通信隨著農(nóng)村通信需求的迅猛增長，無線電尋呼的市場逐步向農(nóng)村發(fā)展，無線電尋呼基站也隨之向廣大農(nóng)村縱深延伸。如何解決廣大農(nóng)村無線電尋呼基站的傳輸已成為當(dāng)分之急。目前，電信骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)采用DDN、模擬專線、400MHz無線鏈路以及微波通信等手段，由于受環(huán)境條件、設(shè)備費用等限制，這些手段不能完全滿足無線電尋呼設(shè)備對線路的要求，因此人們把目光轉(zhuǎn)向了衛(wèi)星通信。目前，我國大部分地區(qū)均處在衛(wèi)星等效全向輻射功率EIRPs為35dBW的范圍內(nèi)，輻射功率相當(dāng)局（EIRPs是表示衛(wèi)星輻射能力的物理量，越靠近波束中心，EIRPs值越大）。湖南省處于EIRPs>35dBW的地域內(nèi)，具備了采用通信衛(wèi)星的技術(shù)條件。1利用衛(wèi)星進(jìn)行傳輸?shù)膬?yōu)越性（1）傳輸時延與通信距離無關(guān)，且傳輸速度快，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸誤碼率低。無線電尋呼對手鏈路的傳輸要求是倍噪比小于35dB，或傳輸誤碼率小于E－7且相臨基站的傳輸時延小于5ps才不至于出現(xiàn)誤碼。然而，目前的模擬專線等有線傳輸鏈路無法覆蓋到鄉(xiāng)鎮(zhèn)等較為偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)，即使覆蓋到了少數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其傳輸指標(biāo)也很不穩(wěn)定，不能滿足實際需求。而衛(wèi)星傳輸時延與通信距離無關(guān)的特性，輕松地解決了無線電呼發(fā)射機(jī)隨時隨地的傳輸問題，也解決了POCSAG編碼異步傳輸?shù)耐l干擾問題。（2）具有多址連接能力，便于廣闊地域組網(wǎng)。多址連接指多個地面站之間共用同一衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器或同一信道傳輸?shù)男盘枺嗷ブg不會產(chǎn)生干擾。一般有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）等方式。衛(wèi)星通信的多址連接功能能充分適應(yīng)無線電尋呼業(yè)務(wù)迅速發(fā)展的需求，較好地保證了新擴(kuò)容的無線電尋呼基站的傳輸質(zhì)量。（3）覆蓋地域廣，建設(shè)周期短。衛(wèi)星傳輸設(shè)備建設(shè)地點不受地形和交通等因素的限制，無線電尋呼業(yè)務(wù)在哪里有需求要增長，衛(wèi)星接收小站就可以建設(shè)在哪里，以保證尋呼信號覆蓋。相比之下，有線鍵路的傳輸工程投資大，建設(shè)受地域局限。例如湖南的DDN和模擬專線一般只到達(dá)縣鄉(xiāng)一級，大大制約了無線電尋呼高速頻點向廣闊農(nóng)村發(fā)展用戶的趨勢。（4）通信容量大，傳送業(yè)務(wù)類型多，并能自收自發(fā)進(jìn)行監(jiān)測。（5）線路租費低廉。與有線等傳輸手段相比，采用衛(wèi)星傳輸，一般可減少一半以上的線路租費，這無疑為無線電尋呼的專業(yè)化管理降低了運營成本。2采用衛(wèi)星傳輸?shù)幕窘M網(wǎng)方法2.1省內(nèi)聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)牧P決方法我省尋呼聯(lián)網(wǎng)采用星形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)適宜采用TDM／TDMA方式。 TDM／TDMA即主站的節(jié)點業(yè)務(wù)通過時分多路復(fù)用技術(shù)，調(diào)制到出向載波上，向遠(yuǎn)瑞雙向站發(fā)送信息，遠(yuǎn)瑞雙向站則通過時分復(fù)用方式，將信息調(diào)制到入向載波上，并在某一特定的時隙突發(fā)上星廣播。由于它采用了頻率復(fù)用技術(shù)，故頻率利用率高，傳輸效率也高。目前，TDM／TDMA方式的衛(wèi)星系統(tǒng)有休斯的ISBN系統(tǒng)、STM公司的SPACEWEB系統(tǒng)籌。采用衛(wèi)星通信作為傳輸手段時，須作如下考慮：（1）尋呼信息的傳輸是一種高速數(shù)據(jù)流的傳輸，其實時性要求較高，放在傳輸中，可采用動態(tài)處理的信道分配技術(shù)，通過時隙征用（Slotted Aloha）、預(yù)留（Transaction Reservation）和數(shù)據(jù)流方式（Stream／Stretched Streams）的動態(tài)結(jié)合，來提高信道的利用率和傳輸效率。（2）針對衛(wèi)星主站系統(tǒng)與尋呼聯(lián)網(wǎng)中心之間的傳物，衛(wèi)星主站應(yīng)能提供透明傳輸和以太網(wǎng)傳輸兩種傳輸方式。采用透明傳輸方式，即BITT方式，適用于傳輸諸如TNPP之類的專用協(xié)議。用以太網(wǎng)傳輸，傳輸建率達(dá)10Mb／s，更可滿足尋呼信息傳輸?shù)膶崟r性要求。用以太網(wǎng)傳輸可支持當(dāng)今世界上日益流行的通用的通信協(xié)議，如X.25、SNA／SDLC、HDLC、TCP／ip等，并且支持局域網(wǎng)之間的信息傳輸（不僅提供串口，還提供LAN口）。（3）在衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡(luò)中，主站提供具備路由選擇和交換功能（基于以上以太網(wǎng)連接方式）的設(shè)備，不需外置分組交換機(jī)或輔助聯(lián)網(wǎng)HUB即可完成雙向聯(lián)網(wǎng)小站之間的數(shù)據(jù)分組交換。2.2單向廣播系統(tǒng)傳輸?shù)慕鉀Q方法在單向無線尋呼廣播系統(tǒng)中，可采用SCPC（Signle Channel Per Carrier單路單載波傳輸制式），其特點是適用于輕路由、多地址的通信系統(tǒng)。 SCPC是每一話路（或數(shù)據(jù)）使用一個載波，有話音（或數(shù)據(jù)）時發(fā)送載波，無話音（或數(shù)據(jù)）時則關(guān)閉所用載波，素有“空中DDN”的美稱。SCPC方式通倍效率很高，支持多種協(xié)議方式，建立鍵路無時間延遲，適用于實時要求較高的聯(lián)網(wǎng)通信或是單向傳輸并且傳輸時延要求較為苛刻的情況。 SCPC容量與地址數(shù)無關(guān)，適用于地址站多，且每站業(yè)務(wù)量較小的通信系統(tǒng)。SCPC還可通過使用語音激活和按需申請等技術(shù)來增加系統(tǒng)靈活性，達(dá)到充分利用衛(wèi)星資源的目的。實際應(yīng)用中還應(yīng)注意以下兩點： * 在SCPC制式的單向?qū)ず魪V播系統(tǒng)中，要求單向接收站之間的傳輸時延差不超過2ps。 * 系統(tǒng)應(yīng)具備鍵路下載功能（包括單收站的接收頻率、數(shù)據(jù)速率、調(diào)制方式和糾錯編碼方式等參數(shù)的下載）。因為由于尋呼基站數(shù)量多，地域分散，如果單收站出現(xiàn)故障，維護(hù)將很困難；特別是當(dāng)需要對整個地區(qū)的單收站進(jìn)行改頻操作時，有鏈路下載功能無疑給維護(hù)工作帶來極大的便利。2.3衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)采用的工作頻率由于Ku波段受降雨和潮濕天氣影響較C波段嚴(yán)重，而湖南省地處第四降雨氣候區(qū)，若采用KU波段，降雨衰耗會帶來衛(wèi)星的上行和下行傳輸損耗并產(chǎn)生噪聲；若通過增加設(shè)備的投入來加大降雨儲備，投入加大。故湖南省擬采用C波段作為衛(wèi)星工作的主要頻率。3采用衛(wèi)星傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益為了比較采用衛(wèi)星傳輸前后的經(jīng)濟(jì)效益，我們先計算一下傳輸帶寬，帶寬與衛(wèi)星傳輸所采用的速率（即復(fù)接器復(fù)用后信息的速率）、糾錯碼率（前向糾錯，碼率有1／2、3／4）、信號調(diào)制方式（BPSK、QPSK）、保護(hù)帶寬（1.4～1.5之間）以及系統(tǒng)具體采用的制式和所選設(shè)備的型號等因素有關(guān)，其粗略的計算公式如下：帶寬=速率÷糾錯碼率÷調(diào)制方式×保護(hù)帶寬目前，湖南省無線電尋呼廣播系統(tǒng)以復(fù)接器復(fù)用后的信息速率計則為64kb／S，如果衛(wèi)星傳輸采用的糾錯方式為FEC1／2，調(diào)制方式為BPSK（系數(shù)為1； QPSK系數(shù)為2），保護(hù)帶寬一般設(shè)置為帶寬的1.5倍，則無線電尋呼的所德的帶寬為： 64kb/s÷1/2÷1（BPSK）×1.5≈192KHz 則全省廣播站共需衛(wèi)星帶寬為 192×14＝2688kHz≈3MHz。以5萬美金／年／MHz的衛(wèi)星租費來計算，全年廣播主站系統(tǒng)控制中心至發(fā)射機(jī)一端的費用僅需15萬美金，約合人民幣150萬。這無疑比現(xiàn)階段近千萬元的傳輸費用大大降低了。4 需注意的問題（1）TDM／TDMA的方式不適合于廣播尋呼的系統(tǒng)。因為廣播尋呼系統(tǒng)在傳輸?shù)倪^程中要求各接收站收到的信息相對時延耍在5ps之內(nèi)，而采用TDM／TDMA方式的衛(wèi)星傳輸無法保證鍵路的相對時延能精確到微秒級單位，若傳輸尋呼倍息，會造成十分嚴(yán)重的傳輸誤碼。（2）無線電尋呼的傳輸對衛(wèi)星設(shè)備與尋呼設(shè)備的接口，即復(fù)用解其設(shè)備也提出了技術(shù)要求。即要求復(fù)用解復(fù)設(shè)備能混合傳輸POCSAG和FLEX尋呼信息誤呼率在10－6以內(nèi)；解復(fù)器之間的相對時延應(yīng)小于3ps；防雷擊特性好；具備與不同廠家發(fā)射機(jī)接口相適應(yīng)的接口種類等。綜上所述，隨著無線電尋呼向廣大農(nóng)村的縱深發(fā)展，為了降低無線電尋呼專業(yè)化管理公司的運營成本，以衛(wèi)星通信作為無線電尋呼的傳輸手段將成一種較好的選擇。

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