數(shù)據(jù)傳輸可以簡(jiǎn)單地分為有線(包括架設(shè)光纜、電纜或租用電信專線)和無(wú)線(分為建立專用無(wú)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(tái))二大方式。相比較,用無(wú)線電臺(tái)建立專用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式比其它方式具有投資少、開(kāi)通快和運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是“不是那么穩(wěn)定可靠”。
無(wú)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(lái)越離不了的電視、衛(wèi)星、手機(jī)等通訊工具中都有“無(wú)線傳輸”的方式,還是比較可靠的。無(wú)論無(wú)線通訊還是有線通訊,計(jì)算可靠不可靠可以有個(gè)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(cuò)控制協(xié)議,如反饋重傳ARQ、KERMIT、XMODEM、ZMODEM等等,就可以保證絕對(duì)無(wú)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(wú)線方式傳輸數(shù)據(jù)讓人感覺(jué)不可靠?或者我們正在用的無(wú)線傳輸確實(shí)不可靠呢?
原因很簡(jiǎn)單:
其一選用的電臺(tái)不是專用的數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)大部分的遙控遙測(cè)電臺(tái)是用調(diào)頻模擬車(chē)載電臺(tái)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(duì)講機(jī)。用這種電臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)確實(shí)不可靠,原因是有二個(gè)根本性的問(wèn)題不能解決:PTT控制發(fā)射時(shí)延(100ms以上)帶來(lái)前導(dǎo)數(shù)據(jù)字符丟失和調(diào)頻靜尾噪聲帶來(lái)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(jià)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(cuò)、用DSP技術(shù)的產(chǎn)品,如深圳深方數(shù)傳電臺(tái)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(jì)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
1、 理論計(jì)算
相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)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(gè)因素。
A、視距傳輸
電波信號(hào)的傳輸根據(jù)工作波長(zhǎng)(頻段)的長(zhǎng)短不同具有地面波傳輸(長(zhǎng)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(guó)無(wú)線電管理部門(mén)將專用無(wú)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(gè)頻段的電波傳播是通過(guò)空中進(jìn)行的。由于地球曲率的影響,兩個(gè)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(duì)高度是決定通訊距離的第一因素。
B、接收?qǐng)鰪?qiáng)
電波從電臺(tái)發(fā)出,經(jīng)過(guò)饋線和天線,通過(guò)空中向遠(yuǎn)方傳播,信號(hào)受到衰減,到遠(yuǎn)端接收機(jī)時(shí),場(chǎng)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(hào)到達(dá)接收機(jī)的場(chǎng)強(qiáng)不同,解調(diào)輸出信號(hào)的信噪比亦會(huì)不同,從而影響系統(tǒng)的判決造成誤碼。如果場(chǎng)強(qiáng)太小,即使距離再近接收機(jī)亦收不到。所以接收?qǐng)鰪?qiáng)是決定通訊距離的第二因素。
接收?qǐng)鰪?qiáng)Pr與接收機(jī)的門(mén)限電平(即在BER小于10-6時(shí),接收機(jī)要求的場(chǎng)強(qiáng)電平值,不同的電臺(tái),該指標(biāo)不同,一般為-110dBm)差距即為衰落儲(chǔ)備。Pr與接收門(mén)限電平差距越大,衰落儲(chǔ)備越多,抗干擾能力越強(qiáng),誤碼越少,一般要求衰落儲(chǔ)備在20dB以上。
2、實(shí)際測(cè)試
由于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境不可能是絕對(duì)平坦的,如有山丘、建筑物、樹(shù)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(chǎng)電波傳播和接收?qǐng)鰪?qiáng)測(cè)試(準(zhǔn)確到多少dBm),以便根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和工作要求,確定主站和各遠(yuǎn)程站電臺(tái)的功率、天線類(lèi)型、架設(shè)高度等參數(shù),使上下行信號(hào)達(dá)到足夠的抗干擾能力,才能實(shí)現(xiàn)有效可靠的無(wú)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(tái),再經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,確定天線類(lèi)型、架設(shè)高度和電臺(tái)的功率,您的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一定能穩(wěn)定可靠運(yùn)行的。