數(shù)據(jù)傳輸可以簡單地分為有線(包括架設(shè)光纜、電纜或租用電信專線)和無線(分為建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)或借用CDPD、GSM、CDMA等公用網(wǎng)信息平臺)二大方式。相比較,用無線電臺建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式比其它方式具有投資少、開通快和運(yùn)行維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是“不是那么穩(wěn)定可靠”。
無線方式傳輸數(shù)據(jù)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(jī)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(tǒng)的誤碼率在10-6內(nèi),再結(jié)合傳輸差錯控制協(xié)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(tǒng)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(shù)據(jù)讓人感覺不可靠?或者我們正在用的無線傳輸確實(shí)不可靠呢?
原因很簡單:
其一選用的電臺不是專用的數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品?,F(xiàn)在國內(nèi)大部分的遙控遙測電臺是用調(diào)頻模擬車載電臺加MODEM芯片改制的,它不是專業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品,而是工作于230MHz數(shù)傳頻段的對講機(jī)。用這種電臺傳輸數(shù)據(jù)確實(shí)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(dǎo)數(shù)據(jù)字符丟失和調(diào)頻靜尾噪聲帶來的多余字符干擾,特別是在高速數(shù)據(jù)傳輸或收發(fā)轉(zhuǎn)換快的應(yīng)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?yàn)槠鋬r格低廉,用的很多。但是在要求高速、遠(yuǎn)距離、高可靠的傳輸中,我們建議用戶要選用直接數(shù)字調(diào)制解調(diào)、有前向糾錯、用DSP技術(shù)的產(chǎn)品,如深圳深方數(shù)傳電臺設(shè)備。
其二是要根據(jù)主站及分站的分布和地理環(huán)境等具體情況進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計和現(xiàn)場測試。
1、 理論計算
相距較遠(yuǎn)的兩個點(diǎn)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(qiáng)?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(jù)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(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)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(jìn)行的。由于地球曲率的影響,兩個點(diǎn)(天線高度分別為H米和h米)之間最大可視距離D公里為
D=4.12(√H+√h)
假設(shè)主站天線架設(shè)在辦公樓頂(高約100m),遠(yuǎn)程站天線架設(shè)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(shè)架設(shè)天線,理論上最遠(yuǎn)可以通到50公里左右。
同樣假設(shè)主站和遠(yuǎn)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(shè)的相對高度是決定通訊距離的第一因素。
B、接收場強(qiáng)
電波從電臺發(fā)出,經(jīng)過饋線和天線,通過空中向遠(yuǎn)方傳播,信號受到衰減,到遠(yuǎn)端接收機(jī)時,場強(qiáng)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(dá)接收機(jī)的場強(qiáng)不同,解調(diào)輸出信號的信噪比亦會不同,從而影響系統(tǒng)的判決造成誤碼。如果場強(qiáng)太小,即使距離再近接收機(jī)亦收不到。所以接收場強(qiáng)是決定通訊距離的第二因素。
接收場強(qiáng)Pr與接收機(jī)的門限電平(即在BER小于10-6時,接收機(jī)要求的場強(qiáng)電平值,不同的電臺,該指標(biāo)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(qiáng),誤碼越少,一般要求衰落儲備在20dB以上。
2、實(shí)際測試
由于現(xiàn)場的實(shí)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(shí)施前,必須進(jìn)行現(xiàn)場電波傳播和接收場強(qiáng)測試(準(zhǔn)確到多少dBm),以便根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和工作要求,確定主站和各遠(yuǎn)程站電臺的功率、天線類型、架設(shè)高度等參數(shù),使上下行信號達(dá)到足夠的抗干擾能力,才能實(shí)現(xiàn)有效可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸。
總之,只要選用技術(shù)指標(biāo)高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠的電臺,再經(jīng)過現(xiàn)場測試,確定天線類型、架設(shè)高度和電臺的功率,您的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一定能穩(wěn)定可靠運(yùn)行的。