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如何組建高效可靠的專用無線數據傳輸系統

作者: 深方科技 時間:2017-07-06 來源:深方科技
摘要:數傳電臺,百公里傳輸...

數據傳輸可以簡單地分為有線(包括架設光纜、電纜或租用電信專線)和無線(分為建立專用無線數據傳輸系統或借用CDPD、GSM、CDMA等公用網信息平臺)二大方式。相比較,用無線電臺建立專用無線數據傳輸方式比其它方式具有投資少、開通快和運行維護簡單等優(yōu)點,缺點是“不是那么穩(wěn)定可靠”。
    無線方式傳輸數據真的不穩(wěn)定可靠嗎?顯然不是。我們生活越來越離不了的電視、衛(wèi)星、手機等通訊工具中都有“無線傳輸”的方式,還是比較可靠的。無論無線通訊還是有線通訊,計算可靠不可靠可以有個量的尺度,就是誤碼率(BER)。一般要求通訊系統的誤碼率在10-6內,再結合傳輸差錯控制協議,如反饋重傳ARQ、KERMIT、XMODEM、ZMODEM等等,就可以保證絕對無誤碼,只是誤碼率大的系統需多次反饋重傳,傳輸效率就降低。

那么為什么無線方式傳輸數據讓人感覺不可靠?或者我們正在用的無線傳輸確實不可靠呢?

原因很簡單:

其一選用的電臺不是專用的數據傳輸產品?,F在國內大部分的遙控遙測電臺是用調頻模擬車載電臺加MODEM芯片改制的,它不是專業(yè)的數據傳輸產品,而是工作于230MHz數傳頻段的對講機。用這種電臺傳輸數據確實不可靠,原因是有二個根本性的問題不能解決:PTT控制發(fā)射時延(100ms以上)帶來前導數據字符丟失和調頻靜尾噪聲帶來的多余字符干擾,特別是在高速數據傳輸或收發(fā)轉換快的應用如接PLC等。在傳輸速率低、距離近、可靠性要求不高,如可以多次采集等,因為其價格低廉,用的很多。但是在要求高速、遠距離、高可靠的傳輸中,我們建議用戶要選用直接數字調制解調、有前向糾錯、用DSP技術的產品,如深圳深方數傳電臺設備。

其二是要根據主站及分站的分布和地理環(huán)境等具體情況進行組網設計和現場測試。
 1、 理論計算
     相距較遠的兩個點之間能不能通?通了以后誤碼率是多少?抗干擾穩(wěn)定性有多強?在理論上取決于如下兩個因素。
     A、視距傳輸
     電波信號的傳輸根據工作波長(頻段)的長短不同具有地面波傳輸(長波)、電離層反射傳輸(短波)、空中傳輸(超短波、微波)三種方式,我國無線電管理部門將專用無線數據傳輸業(yè)務主要分配到220~240MHz頻段(另外還有800MHz、2.4GHz等頻段),這個頻段的電波傳播是通過空中進行的。由于地球曲率的影響,兩個點(天線高度分別為H米和h米)之間最大可視距離D公里為

12.png

D=4.12(√H+√h)

假設主站天線架設在辦公樓頂(高約100m),遠程站天線架設在平房頂上(高約4m),則

D=4.12(√100+√4)=49.44公里

考慮到230兆頻段電波具有一定的繞射能力,該種假設架設天線,理論上最遠可以通到50公里左右。

同樣假設主站和遠程站天線高都是1米(如手持),則理論上最大傳輸距離為6公里左右。

因此天線架設的相對高度是決定通訊距離的第一因素。
B、接收場強

電波從電臺發(fā)出,經過饋線和天線,通過空中向遠方傳播,信號受到衰減,到遠端接收機時,場強電平為
    Pr=Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-Lo
    Pr:正常接收電平(dBm)
    Pt:發(fā)信功率(dBm)
    Gt、Gr:收發(fā)天線增益(dBm)
    Lt、Lr:收發(fā)饋線損耗(dBm)
    Lo:自由空間損耗(dBm),Lo=32.45+20logf (MHz) +20logD (Km)

電波信號到達接收機的場強不同,解調輸出信號的信噪比亦會不同,從而影響系統的判決造成誤碼。如果場強太小,即使距離再近接收機亦收不到。所以接收場強是決定通訊距離的第二因素。

接收場強Pr與接收機的門限電平(即在BER小于10-6時,接收機要求的場強電平值,不同的電臺,該指標不同,一般為-110dBm)差距即為衰落儲備。Pr與接收門限電平差距越大,衰落儲備越多,抗干擾能力越強,誤碼越少,一般要求衰落儲備在20dB以上。
2、實際測試

由于現場的實際環(huán)境不可能是絕對平坦的,如有山丘、建筑物、樹木,不同程度和方式影響電波的傳播。因此,在工程實施前,必須進行現場電波傳播和接收場強測試(準確到多少dBm),以便根據現場環(huán)境和工作要求,確定主站和各遠程站電臺的功率、天線類型、架設高度等參數,使上下行信號達到足夠的抗干擾能力,才能實現有效可靠的無線數據傳輸。

總之,只要選用技術指標高、質量穩(wěn)定可靠的電臺,再經過現場測試,確定天線類型、架設高度和電臺的功率,您的無線數據傳輸系統一定能穩(wěn)定可靠運行的。


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