無線技術在氣象信息傳輸中的可行性應用

衛徐剛　譚江瑞　王　峰　魏麗云

[摘要]隨著精細化預報水平的不斷提高，對氣象信息數據傳輸實時性也越來越高，針對自動氣象觀測系統的特點、功能要求，重點研究其組網方案，并分析對比GPRS和CDMA無線技術在氣象信息傳輸中的應用。

[關鍵詞]無線技術 信息傳輸 應用

中圖分類號：TN99文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0120067－01

精細化預報要求提高觀測站點的覆蓋范圍和觀測時次的頻率，所以除了固定人工觀測站點的人工觀測被自動氣象站取代，另外一批數量眾多、地理位置分散、位置較偏僻的區域自動站按照要求布局，使氣象探測資料越來越豐富，這些對提高氣象預報的精細化、準確率幫助極大，而這資料的及時獲取就要求氣象信息傳輸具有穩定可靠、功能完備、易于維護等特點。所以選擇合適的通信方式就成為氣象預報決策服務系統的關鍵。

一、系統組網需求

氣象觀測站點氣象要素傳感器對氣象數據進行實時采集，采集的數據信息可以通過多種通信信道直接或間接傳送至控制應用中心數據服務器，處理后再通過適當的網絡（有線或無線Internet）傳送至各個應用客戶終端，為公眾及政府決策部門提供及時、準確、精細的氣象信息，同時也滿足中小尺度預報的需要。因此，觀測數據的傳輸必須做到實時性與準確性的統一。由于應用及服務對象不同，傳輸的實況數據處理要應時、因地制宜。同時氣象觀測站向自動化密集化發展，觀測站點特別是新規劃的自動氣象觀測站點大多位于野外，數據傳輸過程應具備雙向功能，以實現對觀測設備的遠程控制。

（一）系統特點、要求

1．觀測站點數量多，距離遠，分布分散，安裝環境復雜多樣；

2．觀測站對設定觀測要素實現實時不間斷的準確觀測；觀測站實時在線，控制中心站發布加密觀測指令，觀測站實時響應；

3．觀測站對觀測的數據有一定的處理功能；

4．為用戶提供通信接口，以便將數據以特定方式發布出去；

5．控制中心站對觀測站進行遠程控制和管理；

6．控制中心站對觀測數據進行處理分析；

7．控制中心站為用戶提供方便快捷的管理操作平臺；

8．實時性、同時性強，所有站點要求定時觀測；

9．多點對單點通信；

10．信息流量少但穩定。

二、現代移動通信系統及其服務狀況

基于GPRS/CDMA1X無線數據傳輸業務已廣泛應用在移動辦公、工業控制、遠程遙測等方面，中國移動的GPRS和中國聯通的CDMA1X各有其特點，均已不同程度覆蓋全國大部分地區。

（一）GPRS和CDMA1X技術對比

GPRS（通用無線分組業務）作為第2代移動通信技術GSM向第3代移動通信(3G)的過渡技術，是一種基于GSM的移動分組數據業務，面向用戶提供移動分組的IP或者DDN連接。其分組交換的特性加上與數據網絡易于結合的特性，將使各種IP技術與服務同移動通信技術相結合，為客戶提供各種高速高質移動數據通信服務成為可能。與其他傳統的電信服務相比，GPRS在資源利用效率、交換容量和性能上都有一個質的飛躍。GPRS覆蓋廣，目前其網絡覆蓋遍及城市及農村鄉鎮。

CDMA（碼分多址）是在擴頻通信技術上發展起來的一種新的無線通信技術。CDMA1X是指CDMA 2000的第一階段，可支持308kb/s的數據傳輸、網絡部分引入分組交換，支持移動IP業務。由于CDMA1X基于擴頻技術，所以不能在原GSM設備上直接升級，但信道等資源相對豐富。由于CDMA并不給每一個通話者分配一個確定的頻率，而是讓每一個頻道使用所能提供的全部頻譜，因此，CDMA數字網具有更加高效的頻帶利用率。客觀地說，在農村鄉鎮，其覆蓋面還不盡人意。

GPRS與CDMA1X移動通信技術的出現和其服務的全面提供，以及其共同具有的實時在線、易于接入Internet及按數據量或包干計費等特點，為建立具有專門用途的覆蓋面廣、站點數量眾多的低端資料收集系統（數據量不大、投入及維持費用低）提供了比較理想的出路和選擇。移動通信網絡是氣象信息資料收集系統的最佳傳輸途徑之一。

GPRS網絡具有系統相對成熟、覆蓋面廣，幾乎完全覆蓋廣大鄉鎮等特點。但由于GPRS采用語音和數據共享信道，如果網絡用戶數量或語音用戶數量增加到一定程度，頻率資源的瓶頸就會導致信道的不足。CDMA1X的數據和語音采用不同的信道傳輸，在同一基站下語音用戶數量增加，不會影響數據通信。目前對于移動通信網絡與氣象站網的最佳的結合點，還缺乏深入的理性認識。

（二）未來的第3代網絡

雖然移動GPRS和聯通CDMA1X都是第3代網絡到來前的過渡系統，但以第3代網絡的標準和規范來看，他們都還是有較大差距的。第3代網絡標準以達到高系統容量、高速率傳輸數據為目的，數據傳輸保密性強，服務質量高，具有高效的頻譜利用率。由于第3代網絡在帶寬和功能上所具有的優勢，其帶寬基本上可以視作一種寬帶接入，而非GPRS和CDMA1X之類的窄帶接入所以一些具有較大數據和較高時效要求的站點，可以考慮今后利用第3代網絡的設施作為傳輸途徑。較為綜合的基礎站網，也可以考慮引入無線傳輸網絡，至少考慮作為一種備份網絡方式。

三、網絡的選用

從目前移動通信運營商的現有狀況和近期發展趨勢來看，充分利用他們各自的優勢，為我所用，取長補短，并不拘泥于某一特定的運營商，是一種比較明智的方法。具體說來，中國移動的GPRS和中國聯通的CDMA1X都是比較成熟的系統，其他的諸如中國網通和中國電信的大靈通、小靈通等，暫時不予考慮。

根據GPRS與CDMA1X網絡系統的具體特點，選擇各自的優勢，將兩者結合起來，統籌策劃會取得更佳的效果。在人口稠密的城區，由于移動網絡用戶眾多，采用信道資源相對寬裕、調度方式較優的CDMA1X系統作為主要網絡通信手段，對于系統的可靠性具有較大的提升；而在較邊遠的鄉鎮，采用網絡覆蓋較廣、資費略低的GPRS系統作為主要網絡傳輸途徑，可彌補CDMA1X網絡覆蓋率之不足，同時也可回避信道方面的問題。兩者都采用各自移動網絡的短信傳輸，作為備份補充。

四、結論

通過查閱一些已經應用單位的運行結果，可看出無線系統應用到氣象信息傳輸的良好的性能，完全符合業務需求，作為構建自動氣象觀測系統和其他遠程監測系統的方案，該系統具有較大的參考價值和實用價值，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]龔明、王毅，遠程數據傳輸的研究[J].現代電子技術，2005(5):52-55.

[2]黃宇紅、孫少陵，通用分組無線業務GPRS[J].電信科學，2002(5):7-10.

作者簡介：

衛徐剛，男，山西萬榮縣人，1996年畢業于北京氣象學院，工程師。