基于無線雙工通信系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶接?/h1>

2021-03-16 08:40:52王心量

通信電源技術(shù)訂閱 2021年19期 收藏

關(guān)鍵詞：雙工話音適配器

王心量

（山信軟件股份有限公司 萊蕪自動(dòng)化分公司，山東 濟(jì)南 271104）

0 引 言

無線雙工通信系統(tǒng)在提升數(shù)據(jù)傳輸效率，改善話音、報(bào)文、傳真以及數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但是，數(shù)據(jù)終端要想實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能，則需要配置移動(dòng)臺(tái)和移動(dòng)終端的數(shù)字接口。在這一背景之下，設(shè)計(jì)研發(fā)人員需要開發(fā)出一種新型的適配器，以規(guī)避單工數(shù)字接口的弊端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速適配流程，為各項(xiàng)分組數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造一個(gè)安全、高效且穩(wěn)定的傳輸環(huán)境。

1 無線雙工通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸資源概述

由于無線雙工通信系統(tǒng)的概念較為抽象，因此在理解和分析這一概念時(shí)，可以將其比作一個(gè)電話交換網(wǎng)，所有數(shù)據(jù)的傳輸過程都需要在這一網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中完成，如圖1所示。

圖1 無線雙工通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸資源

無線雙工通信系統(tǒng)類似典型的電話交換網(wǎng)，這一網(wǎng)絡(luò)既能夠支持有線電話終端和無線電話終端，同時(shí)也能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)終端通信。從圖1可以看出，無線雙工通信系統(tǒng)的信令結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)傳輸提供了擴(kuò)展升級(jí)的基礎(chǔ)，由主叫端上行信令決定工作模式，而下行信令則告知被呼端工作模式。這種工作模式能夠有效區(qū)分出語音、報(bào)文、傳真與數(shù)據(jù)信息，推進(jìn)通信系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程[1]。

2 無線雙工通信系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)組成

無線雙工通信系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)主要由中心臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)以及指揮中心局域網(wǎng)3部分組成，其中移動(dòng)臺(tái)數(shù)量多達(dá)數(shù)十個(gè)，這樣能夠滿足區(qū)域通信需求。而無線雙工通信系統(tǒng)的自治邊界為移動(dòng)臺(tái)和中心臺(tái)互聯(lián)網(wǎng)控制器到單工網(wǎng)與信息分發(fā)系統(tǒng)的路由、中心臺(tái)多網(wǎng)網(wǎng)關(guān)到指定專線或撥號(hào)網(wǎng)的第1路數(shù)字口適配器的路由[2]。移動(dòng)臺(tái)數(shù)據(jù)通信與話音通信功能的實(shí)現(xiàn)完全依靠于雙工單路數(shù)字接口，中心臺(tái)則利用兩路數(shù)字接口來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。另外，移動(dòng)臺(tái)與中心臺(tái)本地用戶的數(shù)據(jù)通信主要利用事先指定的無線交換機(jī)數(shù)字接口完成數(shù)據(jù)通信過程，在與非本地用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，可以通過靜態(tài)路由來完成[3]。

2.2 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

無線雙工通信系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議結(jié)構(gòu)主要包括物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層以及應(yīng)用層，由于接口不同，因此每一層承擔(dān)的功能也不同。無線雙工通信系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 無線雙工通信系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議結(jié)構(gòu)

商業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)支持該系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的所有路由器，同時(shí)也支持多種主機(jī)-終端應(yīng)用，其中包括計(jì)算機(jī)與通信終端。從圖2可以看出，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議版本4（Border Gateway Protocol-4，BGP-4）主要是為互聯(lián)網(wǎng)提供外部尋由策略，與其相連的路由器與網(wǎng)關(guān)交換路由信息均由該協(xié)議提供，并且可以在互聯(lián)網(wǎng)控制器與多網(wǎng)網(wǎng)關(guān)內(nèi)執(zhí)行操作行為[4]。互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)被分成多重自主系統(tǒng)，該互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以使用靜態(tài)路由，但由于靜態(tài)路由與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無法兼容，因此需要利用開放最短路徑協(xié)議，使靜態(tài)與動(dòng)態(tài)路由結(jié)合在一起，這樣才能保證其他層結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行。簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議第2版（Simple Network Management Protocol version 2，SNMPv2）一般用于傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié) 議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）、X.25、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（Integrated Services Digital Network，ISDN），通過用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP），網(wǎng)絡(luò)管理站可以共享主機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)、打印機(jī)等節(jié)點(diǎn)的信息，進(jìn)而對(duì)這些節(jié)點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控。另外，為了實(shí)現(xiàn)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)、地域通信網(wǎng)以及單工無線電數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)，可以利用RS-232C接口來支持RS449適配轉(zhuǎn)換。

2.3 適配器技術(shù)

無線雙工通信系統(tǒng)的傳輸速率一般為16 kb/s，支持該系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)距離傳輸速率應(yīng)當(dāng)在9.6 kb/s以下，短波單工網(wǎng)速率保持在2.4 kb/s，這就需要對(duì)速率進(jìn)行適配，以保證分組數(shù)據(jù)能夠順暢傳輸。通常情況下，該系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)適配器主要提供6個(gè)接口，接口類型分別為移動(dòng)終端單工數(shù)字接口、雙工數(shù)字接口、與多網(wǎng)網(wǎng)關(guān)連接的RS422數(shù)據(jù)接口、傳真機(jī)接口、遙控話機(jī)接口以及模擬話接口。其中，遙控話機(jī)接口與模擬話接口主要應(yīng)用于話音業(yè)務(wù)，同時(shí)兼顧模擬話與數(shù)字話的轉(zhuǎn)換功能，而前4個(gè)接口主要應(yīng)用于非話音業(yè)務(wù)。另外，適配器本身具有自動(dòng)撥號(hào)連續(xù)、誤碼率測(cè)試、搜尋優(yōu)質(zhì)空閑時(shí)隙、速率適配、數(shù)據(jù)糾錯(cuò)處理、單雙工控制以及話音優(yōu)先等多項(xiàng)功能，因此在該系統(tǒng)中應(yīng)用適配器能夠進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸速度，并有效改善話音傳輸質(zhì)量[5]。

2.4 互聯(lián)網(wǎng)控制器技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)控制器兼?zhèn)渚W(wǎng)絡(luò)路由器的功能，它可以為協(xié)議轉(zhuǎn)換提供可編程接口，同時(shí)也可以為單工電臺(tái)、信息分發(fā)系統(tǒng)、地域通信網(wǎng)電路等提供接口點(diǎn)，能夠支持單一鏈路、多鏈接傳輸通路、互聯(lián)交換機(jī)以及數(shù)據(jù)通信[6]。

3 無線雙工通信系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)傳輸存在的主要問題

3.1 缺少數(shù)字接口

目前，無線通信技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，但是在數(shù)字技術(shù)快速發(fā)展的背景下，移動(dòng)臺(tái)各種數(shù)據(jù)的傳輸缺少移動(dòng)終端數(shù)字接口，以至于數(shù)據(jù)模擬信號(hào)無法完成傳輸過程。為了解決這一問題，設(shè)計(jì)研發(fā)人員需要開發(fā)一種新型的適配器來匹配無線雙工系統(tǒng)的接口功能。另外，由于無線雙工數(shù)據(jù)網(wǎng)以及干線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)的電路交換網(wǎng)共同構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)，這就需要研發(fā)出一種互聯(lián)網(wǎng)控制器，以保證互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，這樣才能解決分組數(shù)據(jù)傳輸受阻的問題[7]。

3.2 限制低速調(diào)制解調(diào)器的接入

根據(jù)接口規(guī)范的要求，數(shù)據(jù)傳輸通道的速率一般為16 kb/s，除了話音業(yè)務(wù)以外，其他業(yè)務(wù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都需要在該通道上面完成傳輸與交換。但是，目前所使用的無線雙工通信系統(tǒng)中心臺(tái)的無線交換機(jī)只有常規(guī)接口，而沒有提供數(shù)字口功能，雖然數(shù)字口作為備用角色出現(xiàn)，卻無法解決分組數(shù)據(jù)的傳輸問題，因此需要選擇高速調(diào)制解調(diào)器才能滿足兩個(gè)終端通信鏈路的通信要求。在這種情況下，系統(tǒng)中心臺(tái)要想實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，無線交換機(jī)應(yīng)當(dāng)配置數(shù)字接口板，進(jìn)而為用戶提供數(shù)字接口，這樣一來，話音與數(shù)據(jù)傳輸可以分別使用兩個(gè)傳輸通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。例如，每一個(gè)有線用戶為一個(gè)時(shí)隙，那么無線交換機(jī)應(yīng)當(dāng)同時(shí)提供4路4線數(shù)據(jù)接口，這就避免了多組數(shù)據(jù)共用同一接口的問題，而且數(shù)據(jù)傳輸速度也將大幅提升[8]。

4 解決無線雙工通信系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)傳輸問題的有效策略

4.1 優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過分析無線雙工通信系統(tǒng)中分組數(shù)據(jù)傳輸效果的影響因素，技術(shù)人員首先需要對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能予以優(yōu)化。由于該系統(tǒng)主要由中心臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)以及指揮中心局域網(wǎng)等結(jié)構(gòu)組成，因此可以結(jié)合這些結(jié)構(gòu)的具體應(yīng)用功能，為其提供雙工單路數(shù)字接口。設(shè)置這一接口以后，各項(xiàng)分組數(shù)據(jù)的傳輸與話音通信能夠?qū)崟r(shí)保持同步傳輸狀態(tài)，指揮中心局域網(wǎng)以及信息分發(fā)網(wǎng)之間能夠建立一種空間互聯(lián)關(guān)系，進(jìn)而疏通分組數(shù)據(jù)的傳輸通道。同時(shí)，無線交換機(jī)的第一路數(shù)字接口應(yīng)當(dāng)是專用數(shù)據(jù)外線口，這一接口應(yīng)當(dāng)利用配電線路自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端（Line Terminal Unit，LTU）撥號(hào)與專線建立起連接關(guān)系。通過結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化，無線雙工通信系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)的傳輸路徑更加順暢，傳輸穩(wěn)定性與安全性更高[9]。

4.2 實(shí)時(shí)把控傳輸關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

由于該系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)適配器有6個(gè)接口，因此在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要對(duì)每一個(gè)接口的工作模式予以有效區(qū)分，使接口功能與分組數(shù)據(jù)傳輸功能相匹配。首先應(yīng)當(dāng)確定移動(dòng)終端是否能夠接收到工作模式信令，通常采用接口設(shè)備摘機(jī)或者信號(hào)檢測(cè)的方法來實(shí)現(xiàn)，然后根據(jù)相對(duì)應(yīng)的下行工作模式信令對(duì)相應(yīng)接口功能予以測(cè)試，以驗(yàn)證適配器的自動(dòng)撥號(hào)與移動(dòng)終端的數(shù)字信令是否能夠完成交換過程，這樣才能夠確定無線雙工通信系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。另外，由于互聯(lián)網(wǎng)控制器在該系統(tǒng)中的合理運(yùn)用，使得同步與異步數(shù)據(jù)的終端設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而可以對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)，這就為數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持[10]。

5 結(jié) 論

無線雙工通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)話音、報(bào)文、傳真以及數(shù)據(jù)等通信業(yè)務(wù)，不僅在軍事領(lǐng)域被普遍推廣和應(yīng)用，而且在科研、航天等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。隨著無線通信技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性也提出了更高的要求，在這一背景下，設(shè)計(jì)研發(fā)人員在熟練掌握無線雙工通信系統(tǒng)工作原理的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)積極借鑒和汲取先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與成功案例，并不斷對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能予以優(yōu)化和改進(jìn)，進(jìn)而為社會(huì)各領(lǐng)域的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)創(chuàng)設(shè)一個(gè)更加安全與穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境。

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