淺析用衛(wèi)星通信進行無線電尋呼傳輸

淺析用衛(wèi)星通信進行無線電尋呼傳輸
摘要    結合湖南無線尋呼傳輸?shù)膶嶋H情況闡述了用衛(wèi)星作為無線尋呼傳輸手
        段的必要性、可行性、優(yōu)越性等。
關鍵詞  無線尋呼  傳輸  方案  衛(wèi)星通信
      隨著農(nóng)村通信需求的迅猛增長，無線電尋呼的市場逐步向農(nóng)村發(fā)展，無
線電尋呼基站也隨之向廣大農(nóng)村縱深延伸。如何解決廣大農(nóng)村無線電尋呼基站
的傳輸已成為當分之急。目前，電信骨干傳輸網(wǎng)絡采用DDN、模擬專線、400MHz
無線鏈路以及微波通信等手段，由于受環(huán)境條件、設備費用等限制，這些手段
不能完全滿足無線電尋呼設備對線路的要求，因此人們把目光轉(zhuǎn)向了衛(wèi)星通信。
      目前，我國大部分地區(qū)均處在衛(wèi)星等效全向輻射功率EIRPs為35dBW的范
圍內(nèi)，輻射功率相當局（EIRPs是表示衛(wèi)星輻射能力的物理量，越靠近波束中
心，EIRPs值越大）。湖南省處于EIRPs>35dBW的地域內(nèi)，具備了采用通信衛(wèi)星
的技術條件。
1利用衛(wèi)星進行傳輸?shù)膬?yōu)越性
    （1）傳輸時延與通信距離無關，且傳輸速度快，抗干擾能力強，傳輸誤
碼率低。無線電尋呼對手鏈路的傳輸要求是倍噪比小于35dB，或傳輸誤碼率小
于E－7且相臨基站的傳輸時延小于5ps才不至于出現(xiàn)誤碼。然而，目前的模擬
專線等有線傳輸鏈路無法覆蓋到鄉(xiāng)鎮(zhèn)等較為偏遠的農(nóng)村地區(qū)，即使覆蓋到了少
數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其傳輸指標也很不穩(wěn)定，不能滿足實際需求。而衛(wèi)星傳輸時延與通信
距離無關的特性，輕松地解決了無線電呼發(fā)射機隨時隨地的傳輸問題，也解決
了POCSAG編碼異步傳輸?shù)耐�頻干擾問題。
    （2）具有多址連接能力，便于廣闊地域組網(wǎng)。多址連接指多個地面站之
間共用同一衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器或同一信道傳輸?shù)男盘�，相互之間不會產(chǎn)生干擾。一般
有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）等方式。衛(wèi)星通
信的多址連接功能能充分適應無線電尋呼業(yè)務迅速發(fā)展的需求，較好地保證了
新擴容的無線電尋呼基站的傳輸質(zhì)量。
    （3）覆蓋地域廣，建設周期短。衛(wèi)星傳輸設備建設地點不受地形和交通
等因素的限制，無線電尋呼業(yè)務在哪里有需求要增長，衛(wèi)星接收小站就可以建
設在哪里，以保證尋呼信號覆蓋。相比之下，有線鍵路的傳輸工程投資大，建
設受地域局限。例如湖南的DDN和模擬專線一般只到達縣鄉(xiāng)一級，大大制約了
無線電尋呼高速頻點向廣闊農(nóng)村發(fā)展用戶的趨勢。
    （4）通信容量大，傳送業(yè)務類型多，并能自收自發(fā)進行監(jiān)測。
    （5）線路租費低廉。與有線等傳輸手段相比，采用衛(wèi)星傳輸，一般可減
少一半以上的線路租費，這無疑為無線電尋呼的專業(yè)化管理降低了運營成本。
2采用衛(wèi)星傳輸?shù)幕�本組網(wǎng)方法
2.1省內(nèi)聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)牧P決方法
    我省尋呼聯(lián)網(wǎng)采用星形結構。這種結構適宜采用TDM／TDMA方式。 TDM／
TDMA即主站的節(jié)點業(yè)務通過時分多路復用技術，調(diào)制到出向載波上，向遠瑞
雙向站發(fā)送信息，遠瑞雙向站則通過時分復用方式，將信息調(diào)制到入向載波
上，并在某一特定的時隙突發(fā)上星廣播。由于它采用了頻率復用技術，故頻
率利用率高，傳輸效率也高。目前，TDM／TDMA方式的衛(wèi)星系統(tǒng)有休斯的ISB
N系統(tǒng)、STM公司的SPACEWEB系統(tǒng)籌。
    采用衛(wèi)星通信作為傳輸手段時，須作如下考慮：
   （1）尋呼信息的傳輸是一種高速數(shù)據(jù)流的傳輸，其實時性要求較高，放
在傳輸中，可采用動態(tài)處理的信道分配技術，通過時隙征用（Slotted Aloh
a）、預留（Transaction  Reservation）和數(shù)據(jù)流方式（Stream／Stretch
ed Streams）的動態(tài)結合，來提高信道的利用率和傳輸效率。
    （2）針對衛(wèi)星主站系統(tǒng)與尋呼聯(lián)網(wǎng)中心之間的傳物，衛(wèi)星主站應能提供
透明傳輸和以太網(wǎng)傳輸兩種傳輸方式。采用透明傳輸方式，即BITT方式，適
用于傳輸諸如TNPP之類的專用協(xié)議。用以太網(wǎng)傳輸，傳輸建率達10Mb／s，更
可滿足尋呼信息傳輸?shù)膶崟r性要求。用以太網(wǎng)傳輸可支持當今世界上日益流
行的通用的通信協(xié)議，如X.25、SNA／SDLC、HDLC、TCP／IP等，并且支持局
域網(wǎng)之間的信息傳輸（不僅提供串口，還提供LAN口）。
    （3）在衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡中，主站提供具備路由選擇和交換功能（基于以上
以太網(wǎng)連接方式）的設備，不需外置分組交換機或輔助聯(lián)網(wǎng)HUB即可完成雙向
聯(lián)網(wǎng)小站之間的數(shù)據(jù)分組交換。
2.2單向廣播系統(tǒng)傳輸?shù)慕鉀Q方法
      在單向無線尋呼廣播系統(tǒng)中，可采用SCPC（Signle Channel Per Car
rier單路單載波傳輸制式），其特點是適用于輕路由、多地址的通信系統(tǒng)。
      SCPC是每一話路（或數(shù)據(jù)）使用一個載波，有話音（或數(shù)據(jù)）時發(fā)送
載波，無話音（或數(shù)據(jù)）時則關閉所用載波，素有“空中DDN”的美稱。SCPC
方式通倍效率很高，支持多種協(xié)議方式，建立鍵路無時間延遲，適用于實時
要求較高的聯(lián)網(wǎng)通信或是單向傳輸并且傳輸時延要求較為苛刻的情況。
      SCPC容量與地址數(shù)無關，適用于地址站多，且每站業(yè)務量較小的通信
系統(tǒng)。SCPC還可通過使用語音激活和按需申請等技術來增加系統(tǒng)靈活性，達
到充分利用衛(wèi)星資源的目的。
      實際應用中還應注意以下兩點：
      * 在SCPC制式的單向?qū)ず魪V播系統(tǒng)中，要求單向接收站之間的傳輸時
延差不超過2ps。
      * 系統(tǒng)應具備鍵路下載功能（包括單收站的接收頻率、數(shù)據(jù)速率、調(diào)
制方式和糾錯編碼方式等參數(shù)的下載）。因為由于尋呼基站數(shù)量多，地域分
散，如果單收站出現(xiàn)故障，維護將很困難；特別是當需要對整個地區(qū)的單收
站進行改頻操作時，有鏈路下載功能無疑給維護工作帶來極大的便利。
2.3衛(wèi)星網(wǎng)絡采用的工作頻率
      由于Ku波段受降雨和潮濕天氣影響較C波段嚴重，而湖南省地處第四降
雨氣候區(qū)，若采用KU波段，降雨衰耗會帶來衛(wèi)星的上行和下行傳輸損耗并產(chǎn)
生噪聲；若通過增加設備的投入來加大降雨儲備，投入加大。故湖南省擬采
用C波段作為衛(wèi)星工作的主要頻率。
3采用衛(wèi)星傳輸?shù)慕?jīng)濟效益
      為了比較采用衛(wèi)星傳輸前后的經(jīng)濟效益，我們先計算一下傳輸帶寬，
帶寬與衛(wèi)星傳輸所采用的速率（即復接器復用后信息的速率）、糾錯碼率（
前向糾錯，碼率有1／2、3／4）、信號調(diào)制方式（BPSK、QPSK）、保護帶
寬（1.4～1.5之間）以及系統(tǒng)具體采用的制式和所選設備的型號等因素有
關，其粗略的計算公式如下：
    帶寬=速率÷糾錯碼率÷調(diào)制方式×保護帶寬
    目前，湖南省無線電尋呼廣播系統(tǒng)以復接器復用后的信息速率計則為
64kb／S，如果衛(wèi)星傳輸采用的糾錯方式為FEC1／2，調(diào)制方式為BPSK（系
數(shù)為1； QPSK系數(shù)為2），保護帶寬一般設置為帶寬的1.5倍，則無線電尋
呼的所德的帶寬為：
      64kb/s÷1/2÷1（BPSK）×1.5≈192KHz
      則全省廣播站共需衛(wèi)星帶寬為
      192×14＝2688kHz≈3MHz。
    以5萬美金／年／MHz的衛(wèi)星租費來計算，全年廣播主站系統(tǒng)控制中心至
發(fā)射機一端的費用僅需15萬美金，約合人民幣150萬。這無疑比現(xiàn)階段近千
萬元的傳輸費用大大降低了。
4  需注意的問題
      （1）TDM／TDMA的方式不適合于廣播尋呼的系統(tǒng)。因為廣播尋呼系統(tǒng)
在傳輸?shù)倪^程中要求各接收站收到的信息相對時延耍在5ps之內(nèi)，而采用TDM
／TDMA方式的衛(wèi)星傳輸無法保證鍵路的相對時延能 精確到微秒級單位，若
傳輸尋呼倍息，會造成十分嚴重的傳輸誤碼。
    （2）無線電尋呼的傳輸對衛(wèi)星設備與尋呼設備的接口，即復用解其設備
也提出了技術要求。即要求復用解復設備能混合傳輸POCSAG和FLEX尋呼信息
誤呼率在10－6以內(nèi)；解復器之間的相對時延應小于3ps；防雷擊特性好；具
備與不同廠家發(fā)射機接口相適應的接口種類等。
    綜上所述，隨著無線電尋呼向廣大農(nóng)村的縱深發(fā)展，為了降低無線電尋
呼專業(yè)化管理公司的運營成本，以衛(wèi)星通信作為無線電尋呼的傳輸手段將成
一種較好的選擇。