對(duì)當(dāng)今無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的研究

吳景志

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河南有限公司周口分公司 466000）

1 對(duì)當(dāng)今無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的研究的目的和意義

無線數(shù)據(jù)傳輸是當(dāng)今通信領(lǐng)域中最活躍的研究熱點(diǎn)之一。近年來，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的黃金時(shí)期，世界各國(guó)都開始運(yùn)用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品來滿足人們的生活需要。目前無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有GSM、GPRS、 3G、1 DMA、CDMA2000、TD—SCDMA、Wi—Fi、Bluetooth、Zigbee 等。

在光纜、ADSL等有線寬帶不方便應(yīng)用的環(huán)境中，無線數(shù)據(jù)傳輸為許多實(shí)際性問題的解決提供了可行的組網(wǎng)方案。技術(shù)上，無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有非常高的可靠性、保密性、電磁兼容性和抗干擾性?？煽啃灾饕栽O(shè)備、維護(hù)、工程、互聯(lián)互通來保證；電磁兼容性則是依靠合理的頻率規(guī)劃和干擾協(xié)調(diào)來解決；保密性可按規(guī)定進(jìn)行端對(duì)端加密和空中加密；抗干擾性則是依賴設(shè)備的組網(wǎng)的抗干擾和抗干擾技術(shù)措施來解決。

無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)綜合成本低，性能穩(wěn)定，只需一次性投資，不須挖溝埋管，更適合室外距離較遠(yuǎn)及并已裝修好的場(chǎng)合。采用無線監(jiān)控能擺脫線纜的束縛，安裝周期短、擴(kuò)容能力強(qiáng)、維護(hù)方便、迅速收回成本等優(yōu)點(diǎn)。而且，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的蓬勃發(fā)展及掌上電腦和移動(dòng)智能終端的大量普及，充分顯示出了無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的光明前景。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向

當(dāng)前中國(guó)政府大力倡導(dǎo)信息化建設(shè)，各行各業(yè)正在規(guī)劃、建設(shè)和使用信息化工程。信息產(chǎn)業(yè)部調(diào)整的電信業(yè)務(wù)分類目錄中，基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)列出了7大類業(yè)務(wù)，無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是其中之一。有線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)只能是網(wǎng)狀的線覆蓋，而無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)可達(dá)到真正的全面覆蓋，這對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的普及有著重要的意義。

實(shí)際應(yīng)用上，國(guó)際上也有各種典型的范例。瑞典ERICSSON公司的Mobitexl2J(蜂窩式分組交換專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng))無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)目前己在五大洲的30多個(gè)國(guó)家獲得應(yīng)用，包括美國(guó)、加拿大、英國(guó)和澳大利亞等通信強(qiáng)國(guó)。Mobitex是移動(dòng)數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中一個(gè)開放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，Mobitex運(yùn)營(yíng)商協(xié)會(huì)(MOA)負(fù)責(zé)保持它的開放性，并且為新的運(yùn)營(yíng)商提供幫助。目前，全球有數(shù)百家公司正從事與Mobitex相關(guān)的開發(fā)、生產(chǎn)和研制，天宇通信集團(tuán)則是目前國(guó)內(nèi)唯一一家采用了這一標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)無線數(shù)據(jù)通信商用專網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商。

3 幾種新型無線傳輸技術(shù)概述

無線數(shù)據(jù)傳輸是指本地計(jì)算機(jī)和傳輸終端通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是多種技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中充分利用、融合的產(chǎn)物。借助無線傳輸系統(tǒng)，人們可以方便的監(jiān)測(cè)所關(guān)心的設(shè)備，同時(shí)還可以對(duì)其進(jìn)行管理、控制。

3.1 CDMA技術(shù)介紹

CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)又稱為碼分多址，是無線通訊上使用的技術(shù)。在碼分多址通信系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信息所用的信號(hào)不是靠時(shí)隙不同或者頻率不同來區(qū)分的，是用各個(gè)不同的編碼系列來區(qū)分的。系統(tǒng)為各個(gè)用戶分配特定地址碼，地址碼之間有相互準(zhǔn)正交性，在時(shí)間、空間和頻率上可以重疊。把需傳送的有一定信號(hào)帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原來的數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，接收端進(jìn)行了相反的過程，進(jìn)行接擴(kuò)，從而增強(qiáng)抗干擾的能力。

目前，國(guó)際上通用的CDMA主要是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(AmericanNationalStandardInsitute，ANSI)開發(fā)頒布的。CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)先后經(jīng)歷了IS.95A、IS.95B、CDMA2000、1X／EV-DO和1X／EV-DV幾個(gè)發(fā)展階段。CDMA的平均發(fā)射功率是2mw，最大發(fā)射功率是200mw，CDMA的網(wǎng)絡(luò)非常環(huán)保。CDMA技術(shù)在技術(shù)不斷更新和發(fā)展中具備了以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：(1)系統(tǒng)容量大(2)系統(tǒng)容量的配置靈活(3)頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單(4)建網(wǎng)成本低。(5)網(wǎng)絡(luò)綠色環(huán)保(6)通話質(zhì)量更佳

3.2 GPRS技術(shù)介紹

GPRS(GeneralPacket RadioService)是一種以全球手機(jī)系統(tǒng)(GSM)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它經(jīng)常被描述為“2.5G”，它是一種新的GSM數(shù)據(jù)移動(dòng)分組業(yè)務(wù)。采用與GSM相同的頻段、突發(fā)結(jié)構(gòu)、頻帶寬度、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳線規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上再疊加了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)增加一些硬件設(shè)備和軟件升級(jí)，形成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體，在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，為移動(dòng)用戶提供高速無線IP和X.25服務(wù)。

4 無線數(shù)據(jù)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)

無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括2大方面：無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接入技術(shù)或多址技術(shù)。

4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有三種：星形網(wǎng),、分布網(wǎng)、中繼網(wǎng)。星形網(wǎng)具有集中管理，易于與其它網(wǎng)互連的優(yōu)點(diǎn)，所以目前的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)大多是采用星形網(wǎng)結(jié)構(gòu)。但亦有根據(jù)不同要求采用另外兩種結(jié)構(gòu)形式的。比如：由分布網(wǎng)構(gòu)成無中心的無線數(shù)傳系統(tǒng)，由中繼網(wǎng)構(gòu)成的線性分布范圍較廣的無線中繼通信網(wǎng)等等。

4.2 接入技術(shù)和多址方式

在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中,多個(gè)用戶可以共用一個(gè)信道，所以如何控制多用戶共享信道，對(duì)提高無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的容量和性能都顯得十分重要。IEEE 802.11研究組為無線局域網(wǎng)研究制定了高效的接入控制協(xié)議。多址接入?yún)f(xié)議是接入控制技術(shù)的核心部分，接入方式或無線信道的訪問方式有以下幾種：(1) 隨機(jī)訪問方式，包括純ALOHA 方式和時(shí)隙ALOHA方式。(2 )載波檢測(cè)方式CSMA。(3) 忙音方式BTMA。(4)信道分割預(yù)約方式SRMA。(5)小時(shí)隙交互優(yōu)先權(quán)方式MSAP。

5 無線傳輸技術(shù)的選擇

當(dāng)前通用的無線數(shù)據(jù)傳輸可用的無線通信技術(shù)中，主要包含上面所提到的幾種。而其中CDMA技術(shù)較為成熟，具有發(fā)射功率小、安全性較好等優(yōu)點(diǎn)。

5.1 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成

嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的嵌入式CPU，通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)。一個(gè)嵌入式系統(tǒng)裝置一般由嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心部分，由中問層、硬件層、系統(tǒng)軟件層與應(yīng)用軟件層組成。執(zhí)行裝置也被稱為被控對(duì)象，可以接受嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行規(guī)定的操作和任務(wù)。

5.2 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

M2M(機(jī)器到機(jī)器)數(shù)據(jù)傳輸方式在當(dāng)前在多個(gè)行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)采集終端對(duì)分布于各地的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，把采集到的數(shù)據(jù)通過通用接口鏈接到CDMA無線傳輸模塊，并通過它對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行透明傳輸，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)中心。根據(jù)用戶數(shù)據(jù)中心接入Internet的不同方式，根據(jù)不同用戶的需要，有以下幾種組網(wǎng)方案。

方案一：用戶數(shù)據(jù)中心使用固定IP地址。

無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和用戶的數(shù)據(jù)中心之間通過TCP／UDP建立數(shù)據(jù)連接。用戶的數(shù)據(jù)中心是通信的服務(wù)端，具有公用固定的IP，并指定偵聽端口。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸模塊被設(shè)定為上電自動(dòng)撥號(hào)，若無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和用戶的數(shù)據(jù)中心之間采用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，就自動(dòng)與服務(wù)器建立TCP連接；此方案適合于擁有固定IP服務(wù)器的企業(yè)應(yīng)用。

方案二：用戶數(shù)據(jù)中心采用動(dòng)態(tài)IP地址

無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和用戶的數(shù)據(jù)中心之間通過TCP建立數(shù)據(jù)連接。用戶的數(shù)據(jù)中心無固定的全局IP地址，通過和數(shù)據(jù)中心相連的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來連接Internet。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊上電后自動(dòng)撥號(hào)便獲得動(dòng)態(tài)IP地址，而后以短消息方式將IP地址與服務(wù)器端監(jiān)聽的PORT號(hào)發(fā)送到指定的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。當(dāng)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊收到來自數(shù)據(jù)中心的短消息后自動(dòng)撥號(hào)。對(duì)于一些查詢業(yè)務(wù)和通信不很頻繁的業(yè)務(wù)時(shí)，可采用動(dòng)態(tài)IP的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)模式。

6 總結(jié)

根據(jù)近幾年來監(jiān)控系統(tǒng)、CDMA數(shù)據(jù)通信技術(shù)等發(fā)展的趨勢(shì)，基于CDMA方式的無線傳輸系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的有線設(shè)計(jì)系統(tǒng)的成本高、擴(kuò)展不便、維護(hù)難，以及傳統(tǒng)無線收發(fā)信機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)干擾大、數(shù)據(jù)傳輸可靠性差等許多弊端。本文僅對(duì)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了一定的研究，詳述了無線傳輸系統(tǒng)的組成、功能和特點(diǎn)，并且提出了無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成和功能。對(duì)CDMA網(wǎng)絡(luò)組成與構(gòu)造進(jìn)行了詳盡分析，并實(shí)現(xiàn)了通過CDMA網(wǎng)絡(luò)透明傳輸與發(fā)送、接收短消息的無線數(shù)據(jù)傳輸工作。在這個(gè)基礎(chǔ)上，還可以加入其它模塊來實(shí)現(xiàn)一個(gè)無線監(jiān)控系統(tǒng)，以此來實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)資料。

計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的結(jié)合成為了研究領(lǐng)域中的一大熱點(diǎn)。嵌入式移動(dòng)通信設(shè)備以體積小、方便攜帶、使用方便等特點(diǎn)一定會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

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