1、专业无线通信产业发展的新阶段项目名称：专业无线通信产业发展的新阶段项目介绍：一、传统的专业无线通信系统根据国家专业无线电通信体制的规划，我国的专业无线电通信共分成三个层次，即公众无线电对讲机、无中心系统和数字化集群。公众无线电对讲机的使用方式大家都十分熟悉；与公众无线电对讲机相比，无中心系统采用自动选址技术，可以进行一对一的呼叫，克服了传统对讲机中一呼百应的局面，但还是范围有限；数字化集群的组网方式与公网类似，因而组网投资大，建设成本高。随着无线技术的发展，各行各业对无线通信的需求越来越多，也越来越高。现今时代对专业无线通信的基本要求主要归结为：随着无线电频率资源的日趋紧张，专业无线通信系统必
2、须有高的频率利用率；专业无线通信系统应具备话、数、图的传输能力；专业无线通信系统应具备强有力的指挥调度功能，以满足各行各业的生产指挥调度功能要求；专业无线通信系统应能灵活机动，快速组网；但是，另一方面专业无线通信系统又不必如公众网那样做到无缝隙切换和无缝隙复盖；专业无线通信系统除了上述要求外，对系统造价即系统性能/价格比要求也很高，毕竟每个行业建设专业无线通信系统必须要考虑自身的能力和投入产出比。由此可见，传统的专业无线通信系统无法满足现今时代各行各业对专业无线通信的需求，专业无线通信系统必须要与时俱进。其一是终端设备要数字化，即传统的模拟对讲机必须要进步为数字对讲机，才能担负话、数、图的传输
3、能力。其二是组网必须要有新思路，用与组建公众网相同的思路来组建无线专网，其系统造价和灵活性往往无法满足专业无线通信系统的要求。而事实上，在无线技术与互联网技术高度发展的今天，专业无线电通信另劈蹊径的组网方式已是水到渠成，呼之欲出了。二、具有自主知识产权的数字对讲机系统对讲机作为专业通信的重要一员，广泛应用于各行各业，它的数字化已经受到全球各国的高度重视。欧美等发达国家早已开始进行数字对讲机设备的技术研究和标准化工作。MOTOROLA、KENWOOD、ICOM等老牌对讲机制造商的数字对讲机系列产品也已陆续推出，并在行业里已进入试验应用的阶段。我国信息产业部无线电管理局在2007年9月13日发布了
4、数字对讲机系统设备无线射頻技术指标要求（试行）的通知，为我国的数字对讲机业务的发展提供了频率保证和射频技术基本指标要求。因此，我国数字对讲机市场的大门已打开，外国企业可以进来了，中国企业如何面对优胜劣汰的市场竞争，如何让对讲机产业在由模拟向数字转型的过程中提高核心竞争力，使我国对讲机产业与我国对讲机市场相适应，是我国对讲机产业面临的一大课题。本项目的技术方案是严格按照简化的OSI分层模型进行设计的，在呼叫控制层上实现了呼叫建立，呼叫应答，呼叫终止等功能；在数据链路层上有完整的帧结构和信道编码算法；在物理层上也有相应的设计。通信系统通常按照七层完整的OSI(Open System Interco
5、nnect)模型来描述，但是在数字无线通信领域，由于系统业务不是特别复杂，则会将OSI模型进行简化。在不影响功能划分的基础上，将OSI模型合并一些层次，使得整个系统架构更加紧凑实用、便于开发。数字对讲机核心模块协议栈是根据简化后的OSI分层模型发展而来的，共划分为三个层次，自上而下分别是：呼叫控制层、数据链路层和物理层协议。 如图1所示。图1 数字对讲机核心模块技术分层模型1. 硬件构成系统硬件主要由射频发送部分、基带调制部分、语音压缩编解码部分及中央处理器构成。如图2所示图2 数字对讲机核心模块的硬件构成示意图射频发送部分RF为本公司射频方面的技术专家通过采用分离元件搭建的频分多址的FM调制
6、电路，各信道间隔为6.25kHz或12.5kHz。其各项技术指标见表1。表1 射频发送部分主要参数指标射频参数技术指标信道间隔12.5kHz多址方式FDMA天线端口最大输出功率5W最大功率变化容限1.5dB（正常）+2/-3dB（极限）有效辐射功率6dB载波频率误差正常条件：1.5kHz极限条件：2.5kHz调制邻信道功率-60dB天线端口杂散发射（发射机）-36dBm瞬态切换邻道功率-50dB占用带宽12.5kHz接收机杂散发射-57 dBm接收机杂散辐射-57 dBm基带调制部分为4FSK调制方式，由本公司研发人员采用先进的软件无线电技术通过具有高处理性能的DSP芯片来实现。4FSK的偏移
7、系数h定义为0.27。它在码元中心产生了一个1.944kHz的码元偏移量。符号和位之间的映射关系在表2中给出。表2 二进制位符号映射到4FSK偏移量在4FSK调制方式中采用了方根升余弦滤波器。滤波器的的群延迟在带宽小于2880HZ的范围内是平滑的。滤波器的响应幅值近似定义为以下公式：F（f）等于方根升余弦滤波器的响应幅值注意：f为频率。4FSK调制器包含有一个方根升余弦滤波器，级联一个频率调制器，如图3所示。图3 4FSK调制器4FSK调制器有偏差设置，用以给每个已调制码元提供合适的载波相移。偏移量通过测试信号.+3 +3 -3 -3 +3 +3 -3 -3来设置。语音压缩编解码部分采用的是由
8、清华大学电子工程系开发的SELP声码器，也可以采用由本公司研发人员开发的标准MELP声码器，和4FSK调制解调器合用同一DSP芯片，每路话音压缩编码后的速率均为2.4kb/s，增加1.2kb/s的前向纠错后总速率为3.6Kb/s。采用清华大学的SELP声码器或采用本公司自行研制的MELP声码器，相比采用国外某些公司推出的芯片，不仅大大降低了硬件成本，也真正地让数字对讲机核心模块技术在声码器和基带调制解调上拥有了我国自主的知识产权。从信道利用方面来看，本技术方案的特点是：当信道间隔为6.25KHz时，信道传输速率为4.8Kb/s。当信道间隔为12.5KHz时，信道传输速率为9.6Kb/s。即便信
9、道间隔为6.25KHz时，除传输一路话音之外还可传输纠错码和信令码。大大提高了频带的利用率。2. 软件设计全部软件均由本公司自行设计开发。软件采用了分层设计思想，包括物理层、数据链路层、网络层（呼叫控制层）、应用层和VRIS (Virtual Radio Interface Standard)接口， 如图4所示。图4 数字对讲机核心模块技术的软件分层VRIS是一个底层标准，作为一个纽带，负责所有的硬件界面和接口。网络层内部逻辑消息、链路层与不同协议层之间的通信都通过VRIS实现。所有的物理通信也都依赖于VRIS。模块由规范化的引出端引出。用户只需进行应用层层面的软件开发。物理层软件主要包括各类
10、物理设备的驱动程序。协助各物理设备完成以下功能：对基带信号进行调制解调；控制开/关收发信机；满足一定的射频特性；规定比特和码元之间的关系；建立频率同步和码元同步；发射码元或建立突发等。数据链路层软件主要目的是：在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的逻辑数据链路，通过差错控制提供数据帧(Frame)在信道上无差错的传输，并对本层之上的其他层隐藏物理传输媒介。本部分软件主要完成以下功能：信道编码(包括差错控制，FEC，CRC)；交织和解交织，及对比特排序；实现确认和重试机制；媒介接入控制和信道管理；构建帧结构并建立帧同步；规定突发和参数；链路寻址；提供来自物理层的声码数据的语音接口；实
11、现数据承载业务；与呼叫控制层交换信令或用户数据等。呼叫控制层即信令子系统。信令的构建是该层的主要内容。该层软件的主要任务就是构造交换信令和建立呼叫流程。主要包括以下功能： 建立呼叫，维持呼叫及终止呼叫；单呼和组呼的发送和接收；目标电台寻址；支持固有业务(迟后进入，呼叫转移等)；数据呼叫控制等。整个软件系统分层结构合理，采用了结构化的程序设计方法，软件代码已经经过多次优化。保证了软件系统的高效性和可靠性。采用上述数字对讲机核心模块设计制造的新一代全数字对讲机，是组建高性能新颖无线调度专网的终端的无可替代的不二选择。三、构建新颖无线调度网用与组建公众无线网相同的思路来组建无线专网，必须花费大量资金
12、用来建组网必需的基站，还要有有线或无线链路的支持，其系统造价和灵活性往往无法满足专业无线通信系统性能/价格比的要求，成为组建无线专网的一大瓶颈。在调度通信专网要求较高时，对有线或无线链路的要求也会相应提高，使组建无线专网的困难增加，造价也增加。价格的因素，大大阻碍了无线专网的发展。若利用VPN专网替代传统无线通信调度网的有线链路或无线链路，完成话音、数据、图片和控制信令的传输，即利用VOIP来组建新颖无线调度专网，将是一种十分高效的组建无线专网的好思路。利用VOIP组建无线专网，具有组网灵活，建设成本低，建设周期短，系统运行费用低等优点。这种组网方式充分发挥了互联网的传输特点，可容纳多位号、多
13、方向的传输而互不干扰，可任意调整并扩展服务区的大小，更改系统只需更改调度专网的相关软件参数，而不必要求硬件的特殊支持或变更。我们在上面介绍了全数字化的数字对讲机，以数字对讲机作为系统的通信终端，利用VOIP组建的新颖无线调度专网将能为各行各业提供适合各自行业要求和特殊要求的无线专网，从而把各行各业的运营提高到一个新的水平，这既大大提高了各自行业面向市场的竞争能力，也必将使无线专网随着技术的进步迎来一次新的发展阶段。 图五 利用VOIP组建无线调度专网四、新颖无线调度网的应用示例（一） 大型厂矿企业内部的无线通信大型厂矿企业内部的无线通信是为生产指挥调度专用的，不希望受到公网的干扰，也无法承受每
14、月大量通信费用的开支，比较愿意一次性购置设备后不再承受每月话费支出的负担。（二） 社区服务无线通信系统 城市社区服务主要有两个方面，一是社区保安的无线通信系统，二是社区居民住宅的无线报警。 拿居民住宅无线报警来讲，如果采用GSM公网报警设备，则除了要支付一次性购买设备的费用外，每月还要支付SIM卡的基本月租25元，另外如果以每天巡回查询10次计费，每月要另支付短消息通信费用30元，总计55元，如果再要用户支付无线报警系统的服务费15元则总计居民每月每户要支付70元，如果采用无中心系统，则除了支付一次性购买设备的费用后，每月仅须支付15元的服务费。在价格杠杆面前，居民的如何选择将是十分清楚的。有
15、必要说明的是：社区综合服务及居民住宅无线报警系统是900MHz全数字自主多信道无线通信系统最简易的一种应用，其中居民住宅无线报警采用的是900MHz全数字自主多信道无线通信系统固定用户间的无线数据通信方式，而社区保安采用的是全数字自主多信道无线通信系统移动用户间的无线话音通信方式。也就是说,社区保安可以把全数字自主多信道无线通信系统作为数字对讲机使用,但全数字自主多信道无线通信系统并不仅仅只具备数字对讲机的功能,它还有远程数据、图片传输和灵活组网通信等诸多应用,只不过当把全数字自主多信道无线通信系统作为数字对讲机使用时,它的功能要比一般的对讲机强,而成本却比一般的对讲机还要便宜。全数字自主多信
16、道无线通信系统用户容量也远比一般的对讲机系统大得多,假设用户忙时平均通话限时为3分钟，用户忙时通话集中率为50%，则一个地区一个全数字自主多信道无线通信系统可容纳的用户总数约为3000个左右,可见全数字自主多信道无线通信系统用户容量是一般的对讲机系统无法比拟的。（三） 野外无线通信系统野外无线通信有二个大的应用领域，第一是临时性的应用服务如森林救火，地质勘探等，由于这些场合没有公众无线网（GSM或CDMA）的覆盖，只能采用组网灵活的无中心系统。第二个应用领域如油田、水库、水利设施的数据采集等等，这些应用虽然不是临时的，但在野外的这些应用场合，往往也没有公众无线网的覆盖或者全程覆盖，所以采用90
17、0MHz全数字自主多信道无线系统将是性能/价格比最佳的选择。随着我国西部大开发的进展，边缘地区的公路，铁路等等施工环境，也存在着大量的无线通信应用的需求。下面我们以民航机场系统为例来说明900MHz全数字自主多信道无线系统的应用：设备配置：机场设总调度台各航空公司设分调度台机场各后勤保障部门设分调度台机场工作人员配备手持机系统功能与特点：（1）915-917 MHz为国家发布的无中心系统无线频段,该无线频段不会干扰机场导航系统（2）总调度台可对某个分调度台或某些分调度台进行通话、发数据信息（3）总调度台可对某个人员或某些人员进行通话、发数据信息 （4）分调度台可对某个人员或某些人员进行通话、发
18、数据信息 （5）各手持机之间可进行通话、发数据信息 （6）本系统为全数字系统,其最大特点是技术先进,功能强大,而其造价仅为集群系统的若干分之一（7）当一个城市有两个机场时,只须在总调度台之间实现有线连结即可实现两个机场的统一管理五、市场预测在2008年2月26日召开的第一届数字对讲机应用与发展论坛上，信息产业部产品司相关同志表示正在制定我国对讲机由模拟对讲机向数字对讲机模转数的时间表。 据了解,我国目前模拟对讲机拥有量为五千多万台,每年新购置的对讲机为200万台。如果用五年时间实现对讲机的模转数，就对讲机产业而言，将是数百亿的市场。而目前我国市场上只有少量模拟无中心设备和模拟对讲机，数字对讲机除了在数字集群中有使用（数量极少）外，普通的专业数字对讲机不仅国内没有生产，连进口机也没有出现。信息产业部无线电管理局在2007年9月13日发布的数字对讲机系统设备无线射頻技术指标要求（试行）中同时把我国另一种叫做无中心系统的设备也纳入数字对讲机的范畴，如果在这同时，再推出数字无中心系统的应用，将是另一个数百亿的市场。所以我国的通信制造产业抓住专业无线电领域模转数的这一时机，无疑就是抓住了通信制造产业发展的一个良机。上面介绍的仅仅是数字对讲机的市场，如果将以数字对讲机作为终端，利用VOIP组建的新颖无线调度专网系统也一并计算在内，其市场的规模将是对讲机产值规模的数十倍以上。
