對當今無線數據傳輸技術的研究

吳景志

（中國移動通信集團河南有限公司周口分公司 466000）

1 對當今無線數據傳輸技術的研究的目的和意義

無線數據傳輸是當今通信領域中最活躍的研究熱點之一。近年來，無線數據傳輸技術進入了蓬勃發展的黃金時期，世界各國都開始運用無線數據傳輸技術開發產品來滿足人們的生活需要。目前無線數據傳輸技術主要有GSM、GPRS、 3G、1 DMA、CDMA2000、TD—SCDMA、Wi—Fi、Bluetooth、Zigbee 等。

在光纜、ADSL等有線寬帶不方便應用的環境中，無線數據傳輸為許多實際性問題的解決提供了可行的組網方案。技術上，無線數據網絡具有非常高的可靠性、保密性、電磁兼容性和抗干擾性。可靠性主要以設備、維護、工程、互聯互通來保證；電磁兼容性則是依靠合理的頻率規劃和干擾協調來解決；保密性可按規定進行端對端加密和空中加密；抗干擾性則是依賴設備的組網的抗干擾和抗干擾技術措施來解決。

無線數據傳輸技術綜合成本低，性能穩定，只需一次性投資，不須挖溝埋管，更適合室外距離較遠及并已裝修好的場合。采用無線監控能擺脫線纜的束縛，安裝周期短、擴容能力強、維護方便、迅速收回成本等優點。而且，無線數據傳輸技術的蓬勃發展及掌上電腦和移動智能終端的大量普及，充分顯示出了無線數據傳輸技術的光明前景。

2 國內外研究現狀和發展方向

當前中國政府大力倡導信息化建設，各行各業正在規劃、建設和使用信息化工程。信息產業部調整的電信業務分類目錄中，基礎電信業務列出了7大類業務，無線數據業務是其中之一。有線數據傳輸網只能是網狀的線覆蓋，而無線數據傳輸網可達到真正的全面覆蓋，這對無線數據傳輸技術的普及有著重要的意義。

實際應用上，國際上也有各種典型的范例。瑞典ERICSSON公司的Mobitexl2J(蜂窩式分組交換專用數據通信網)無線數據通信網目前己在五大洲的30多個國家獲得應用，包括美國、加拿大、英國和澳大利亞等通信強國。Mobitex是移動數據通信領域中一個開放的國際標準，Mobitex運營商協會(MOA)負責保持它的開放性，并且為新的運營商提供幫助。目前，全球有數百家公司正從事與Mobitex相關的開發、生產和研制，天宇通信集團則是目前國內唯一一家采用了這一標準建設無線數據通信商用專網的運營商。

3 幾種新型無線傳輸技術概述

無線數據傳輸是指本地計算機和傳輸終端通過無線網絡的方式來進行數據通信。無線數據傳輸系統是多種技術在數據傳輸系統中充分利用、融合的產物。借助無線傳輸系統，人們可以方便的監測所關心的設備，同時還可以對其進行管理、控制。

3.1 CDMA技術介紹

CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)又稱為碼分多址，是無線通訊上使用的技術。在碼分多址通信系統中，不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠時隙不同或者頻率不同來區分的，是用各個不同的編碼系列來區分的。系統為各個用戶分配特定地址碼，地址碼之間有相互準正交性，在時間、空間和頻率上可以重疊。把需傳送的有一定信號帶寬的信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的偽隨機碼進行調制，使原來的數據信號的帶寬被擴展，接收端進行了相反的過程，進行接擴，從而增強抗干擾的能力。

目前，國際上通用的CDMA主要是由美國國家標準委員會(AmericanNationalStandardInsitute，ANSI)開發頒布的。CDMA蜂窩移動通信系統的技術標準先后經歷了IS.95A、IS.95B、CDMA2000、1X／EV-DO和1X／EV-DV幾個發展階段。CDMA的平均發射功率是2mw，最大發射功率是200mw，CDMA的網絡非常環保。CDMA技術在技術不斷更新和發展中具備了以下幾點優勢：(1)系統容量大(2)系統容量的配置靈活(3)頻率規劃簡單(4)建網成本低。(5)網絡綠色環保(6)通話質量更佳

3.2 GPRS技術介紹

GPRS(GeneralPacket RadioService)是一種以全球手機系統(GSM)為基礎的數據傳輸技術，它經常被描述為“2.5G”，它是一種新的GSM數據移動分組業務。采用與GSM相同的頻段、突發結構、頻帶寬度、無線調制標準、跳線規則以及相同的TDMA幀結構，在現有GSM網絡基礎上再疊加了一個新的網絡，同時增加一些硬件設備和軟件升級，形成一個新的網絡邏輯實體，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，為移動用戶提供高速無線IP和X.25服務。

4 無線數據傳輸中的關鍵技術

無線數據傳輸系統的關鍵技術包括2大方面：無線數據網絡結構、接入技術或多址技術。

4.1 網絡結構

無線數據傳輸的網絡拓撲結構有三種：星形網,、分布網、中繼網。星形網具有集中管理，易于與其它網互連的優點，所以目前的無線數據傳輸系統大多是采用星形網結構。但亦有根據不同要求采用另外兩種結構形式的。比如：由分布網構成無中心的無線數傳系統，由中繼網構成的線性分布范圍較廣的無線中繼通信網等等。

4.2 接入技術和多址方式

在無線數據傳輸系統中,多個用戶可以共用一個信道，所以如何控制多用戶共享信道，對提高無線傳輸網絡的容量和性能都顯得十分重要。IEEE 802.11研究組為無線局域網研究制定了高效的接入控制協議。多址接入協議是接入控制技術的核心部分，接入方式或無線信道的訪問方式有以下幾種：(1) 隨機訪問方式，包括純ALOHA 方式和時隙ALOHA方式。(2 )載波檢測方式CSMA。(3) 忙音方式BTMA。(4)信道分割預約方式SRMA。(5)小時隙交互優先權方式MSAP。

5 無線傳輸技術的選擇

當前通用的無線數據傳輸可用的無線通信技術中，主要包含上面所提到的幾種。而其中CDMA技術較為成熟，具有發射功率小、安全性較好等優點。

5.1 嵌入式系統的特點和組成

嵌入式系統通常是面向特定應用的嵌入式CPU，通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點。一個嵌入式系統裝置一般由嵌入式計算機系統和執行裝置組成，嵌入式計算機系統是整個嵌入式系統的核心部分，由中問層、硬件層、系統軟件層與應用軟件層組成。執行裝置也被稱為被控對象，可以接受嵌入式計算機系統發出的控制命令，執行規定的操作和任務。

5.2 無線數據傳輸系統組網方案設計

M2M(機器到機器)數據傳輸方式在當前在多個行業中有著廣泛的應用，通過數據采集終端對分布于各地的數據進行采集，把采集到的數據通過通用接口鏈接到CDMA無線傳輸模塊，并通過它對數據進行透明傳輸，將相應的數據發送到相應的數據中心。根據用戶數據中心接入Internet的不同方式，根據不同用戶的需要，有以下幾種組網方案。

方案一：用戶數據中心使用固定IP地址。

無線數據傳輸系統和用戶的數據中心之間通過TCP／UDP建立數據連接。用戶的數據中心是通信的服務端，具有公用固定的IP，并指定偵聽端口。無線數據傳輸系統中，數據傳輸模塊被設定為上電自動撥號，若無線數據傳輸系統和用戶的數據中心之間采用TCP協議傳輸數據，就自動與服務器建立TCP連接；此方案適合于擁有固定IP服務器的企業應用。

方案二：用戶數據中心采用動態IP地址

無線數據傳輸系統和用戶的數據中心之間通過TCP建立數據連接。用戶的數據中心無固定的全局IP地址，通過和數據中心相連的無線數據傳輸系統來連接Internet。無線數據傳輸模塊上電后自動撥號便獲得動態IP地址，而后以短消息方式將IP地址與服務器端監聽的PORT號發送到指定的無線數據傳輸模塊。當無線數據傳輸模塊收到來自數據中心的短消息后自動撥號。對于一些查詢業務和通信不很頻繁的業務時，可采用動態IP的簡單網絡模式。

6 總結

根據近幾年來監控系統、CDMA數據通信技術等發展的趨勢，基于CDMA方式的無線傳輸系統克服了傳統的有線設計系統的成本高、擴展不便、維護難，以及傳統無線收發信機監控系統干擾大、數據傳輸可靠性差等許多弊端。本文僅對無線數據傳輸系統進行了一定的研究，詳述了無線傳輸系統的組成、功能和特點，并且提出了無線數據傳輸系統的組成和功能。對CDMA網絡組成與構造進行了詳盡分析，并實現了通過CDMA網絡透明傳輸與發送、接收短消息的無線數據傳輸工作。在這個基礎上，還可以加入其它模塊來實現一個無線監控系統，以此來實時傳輸數據資料。

計算機技術和無線通信技術的結合成為了研究領域中的一大熱點。嵌入式移動通信設備以體積小、方便攜帶、使用方便等特點一定會得到越來越廣泛的應用。

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