无 线 数 据 系 统

无 线 数 据 系 统

对 那 些 发 展 通 信 基 础 设 施 的 国 家， 无 线 数 据 系 统 为 最 后 连 接 到

用 户 提 供 了 高 度 灵 活 和 可 快 速 展 开 的 方 案， 因 为 无 线 电 不 需 要 敷

设 铜 缆 时 广 泛 而 昂 贵 的 土 建 工 程。

无 线 数 据 系 统 可 成 为 X.25 网

的 接 入 层， 为 经 营 者 提 供 效 益 好 的 无 线 回 路 能 力。 它 们 也 可 就 本

地 频 率 分 配 面 配 置 并 适 应 特 殊 的 用 户 需 要。 使 用 专 用 协 议 的 其 它

方 案 就 需 要 特 殊 的 接 口 设 备 以 便 与 不 同 的 终 端 和 系 统 工 作。

比 较 各 种 无 线 数 据 系 统

对 无 线 数 据 系 统 进 行 比 较 是 个 复 杂

过 程。 本 文 讨 论 相 关 因 素， 突 出 涉 及 的 某 些 设 计 和 性 能 问 题。 某 些

性 能 参 数 受 到 无 线 电 传 播 的 物 理 现 象 和 无 线 电 工 程 限 制 的 支 配，

而 另 一 些 可 能 因 适 合 特 定 应 用 的 设 计 而 引 成。 性 能 参 数 不 一 定 是

单 独 的， 一 个 设 计 决 定 可 影 响 另 一 范 围 的 参 数。

网 络 问 题

无 线 数 据 系 统 可 具 有 不 同 结 构。 某 些 系 统 立 足 于 通 过 网 关

连 接 的 一 个 分 立 的 无 线 网 络。 其 结 构 有 许 多 缺 点。 所 有 部 分 (基

站、 交 换 机 和 网 关) 都 是 单 点 故 障 而 任 何 故 障 将 引 起 部 分 或 全 网 的

业 务 故 障。 可 能 还 需 要 一 分 立 的 记 帐 系 统。

Racal 公 司 的 Widanet 方

案 是 一 个 具 有 许 多 独 特 性 能 的 无 线 数 据 系 统。 它 不 是 一 个 分 开

的 独 立 网 络， 相 反 它 提 供 对 X.25 网 的 直 接 接 入。Widanet 实 际 上 降 低

了 安 装 成 本 和 减 少 了 安 装 延 时， 因 为 网 络 基 础 设 施 的 成 本 与 固 定

的 X.25 网 共 同 承 担， 仅 仅 需 要 一 个 记 帐 系 统 而 且 其 接 口 遵 循 世 界

上 的 普 遍 标 准。 系 统 的 主 要 部 分 有： 一 个 用 户 连 接 的 无 线 电 分 组

拆 装 设 备 (RPAD) 和 一 个 连 接 X.25 网 的 基 站 (BS)。 无 线 电 网 络 管 理 中

心 (RNMC) 用 以 管 理 RPAD 和 BS， 移 动 位 置 服 务 器 (MLS) 保 持 对 移 动 用 户

的 跟 踪 以 便 向 他 们 发 出 呼 叫。

基 站 的 设 备 是 双 份 的， 每 一 基 站 与

不 同 的 X.25 交 换 机 有 两 条 连 接，X.25 交 换 机 按 照 目 前 实 际 情 况 也 是

多 重 连 接 的， 这 样 一 旦 一 个 交 换 机 故 障， 业 务 流 自 动 经 另 一 交 换

机 选 路。 所 以 不 存 在 单 点 故 障 (亦 许 除 了 基 站 天 线 以 外)， 一 个 故 障

不 致 引 成 业 务 中 断。 Widanet 在 VHF 和 UHF 频 段 工 作， 所 以 只 要 用 少 量

基 站 就 可 低 成 本 地 覆 盖 广 阔 地 区， 每 一 个 基 站 能 当 作 成 百 个 RPAD

的 无 线 电 链 路。

记 帐 系 统

使 用 Widanet 系 统 进 行 的 呼 叫 都

由 X.25 系 统 传 送。 这 表 明 X.25 记 帐 系 统 向 其 用 户 分 摊 费 用。 在 原 有

结 构 中， 很 可 能 无 线 用 户 之 间 的 呼 叫 不 使 用 X.25 网 络， 这 样 将 需

要 一 个 单 独 的 记 帐 系 统 从 而 增 加 管 理 成 本 和 复 杂 性。 假 定 呼 叫 要

通 过 X.25 网 络 进 行， 那 么 网 关 会 成 为 业 务 流 的 瓶 颈。

存 储 转

发

某 些 网 络 以 存 储 转 发 方 式 运 行， 消 息 存 入 此 系 统 并 在 获

得 无 线 电 链 路 时 发 送。 它 减 轻 了 用 户 对 传 送 消 息 的 责 任， 这 看 来

是 一 个 优 点 但 也 增 加 了 传 输 时 延。 如 果 用 户 要 求 立 即 告 知 无 法 传

送 或 传 送 时 延， 那 么 存 储 转 发 方 式 是 不 适 用 的。

Widanet 系 统 不 提

供 存 储 转 送 机 制 (除 了 很 小 程 度 的 缓 冲 功 能)， 因 此 能 尽 可 能 地 减

少 传 输 时 延， 用 户 几 乎 立 即 可 告 知 无 法 传 送。 用 户 此 时 可 决 定 如

何 最 佳 处 理 此 情 况 以 便 适 应 其 要 求。

移 动 功 能

无 线 数

据 系 统 的 一 大 优 点 是 移 动 功 能。 对 呼 叫 网 上 指 定 地 址 的 终 端， 不

需 要 特 殊 条 件 就 可 达 到 移 动 功 能； 与 任 一 基 站 的 联 系 就 能 接 入 该

网 因 此 也 能 接 入 终 点 地 址。 要 与 一 终 端 联 系， 必 须 知 道 该 终 端 目

前 连 接 的 基 站。 在 Widanet 系 统 中， 此 项 功 能 .由 移 动 位 置 服 务 器

(MLS) 提 供； 用 户 与 MLS 联 系， 它 就 将 信 文 转 送 到 正 确 的 基 站， 再 到

该 终 端。

当 此 终 端 在 两 基 站 间 移 动 时， 完 成 移 动 的 信 令 需 占 用 一

些 时 间。 因 此 连 接 中 有 一 间 隙， 需 用 存 储 转 送 机 制 解 决 此 影 响。

Widanet 不 实 施 存 储 转 送 机 制。 因 此 可 能 出 现 数 据 不 能 通 过 的 情

况， 那 么 用 户 须 重 新 呼 叫。 这 只 在 很 少 场 合 下 才 有， 因 为 数 据 传 输

与 基 站 变 换 很 少 同 时 发 生。

数 据 性 能 问 题 －空 中 数 据 率

这 也 许 是 最 好 比 较 的 参 数， 不 过 可 能 是 最 无 意 义 的。 端 点

用 户 并 不 接 用 空 中 数 据 率， 他 仅 从 加 上 此 项 开 销 后 的 通 过 量 而 得

益。 就 是 说 无 论 额 定 数 据 率 为 8 kbit/s (如 Widanet 系 统) 或 者 是 标 准

速 率， 例 如 9.6 kbit/s， 大 多 是 无 关 重 要 的。 即 使 空 中 数 据 率 为 8

kbit/s， 一 个 Widanet 的 用 户 仍 以 普 通 的 4.8 或 9.6 kbit/s 线 路 速 率 与

RPAD 接 口。

下 面 一 点 也 很 重 要， 即， 在 无 线 电 系 统 中 数 据 率 会 对

距 离 产 生 很 大 影 响。 在 所 有 其 它 条 件 相 等 时， 较 高 的 数 据 率 将 指

示 较 低 的 距 离， 从 而 因 所 需 基 站 较 多 导 致 较 高 的 设 施 成 本。

数 据 通 过 量

数 据 通 过 量 是 用 户 实 际 经 历 的 速 率， 通 常， 这 将

比 空 中 数 据 率 低 得 多。 性 能 数 据 也 取 决 于 此 通 过 量 以 何 种 方 式 和

在 何 种 条 件 下 测 定。

降 低 数 据 率 的 开 销 有： 前 向 纠 错

随 机 接 入 协 议 信 道 控 制 信 令。

Widanet 系 统 为 很 多 用

户 作 首 选 使 用， 全 部 传 送 相 对 小 的 分 组 数 据。 基 准 性 能 为 每 小 时

最 多 5,600 事 件， 每 一 事 件 由 向 每 一 方 向 传 送 的 128 字 节 组 成。 这 相

当 几 乎 1,600 bit/s 的 平 均 数 据 率。 如 果 试 图 从 一 个 RPAD 传 送 大 的 文

件， 预 期 可 用 不 同 的 通 过 率。 例 如，Widanet 链 路 协 议 的 结 构 不 会 将

全 部 链 路 容 量 给 一 个 用 户 而 不 给 其 它 用 户。

这 可 能 减 慢 了 大 工

作 量 用 户 的 数 据 传 送， 但 它 使 其 它 用 户 能 同 时 以 几 乎 觉 察 不 到 的

时 延 接 入方 式 与 无 线 电 链 路 协 议 互 通。

时 延

对 发 送 或 接 收 短 分 组 的 用 户， 数 据 通 过 量 不 像 是 主 要 问 题。 一

个 更 重 要 的 因 素 似 乎 是 时 延， 这 将 取 决 于 网 络 的 负 荷， 对 此 心 中

应 有 比 较。 无 线 电 网 上 的 时 延 原 本 就 比 有 线 网 络 的 时 延 长， 这 可

能 对 为 线 路 应 用 而 设 计 的 传 送 协 议 造 成 困 难， 因 为 传 送 协 议 可 能

需 要 参 数 变 化 (例 如 具 有 更 长 的 暂 停 时 间)。 作 为 这 类 时 延 的 一 个

基 准， 对 每 一 销 售 点 资 金 电 子 传 送 (EFTPoS) 事 件 的 发 送 以 及 从 银 行

主 计 算 机 收 到 验 证， 大 约 要 花 5 秒 钟。

无 线 电 性 能

距 离 是 用 户 要 精 确 量 化 的 参 数， 却 是 最 不 易 肯 定 的 参 数。 可 取

得 的 距 离 取 决 于 许 多 传 播 因 素， 包 括：

天 线 高 度

地 形 轮 廓

地 形 种 类 (例 如 水、干 土、湿 土)

植 被

建 筑 种 类 (例 如 高 度、 建 筑 间 间 距、 建 筑 材 料)。

正 像 无 线 电 环 境 中 噪 声 和 干 扰 那 样， 系 统 工 程 决 策 (诸 如 功 率

输 出、 无 线 馈 线 损 耗、 天 线 类 型、 接 收 机 灵 敏 度、 工 作 频 率 和 信 道

带 宽) 也 会 产 生 影 响。

鉴 于 所 有 这 些 可 变 因 素， 对 假 定 的 一 整 套 环 境 条 件 作 距 离 预 测

常 常 是 一 项 很 不 确 切 的 工 作。 系 统 间 的 距 离 比 较 也 可 能 受 到 大 的

误 差 影 响， 这 些 误 差 取 决 于 两 组 测 量 之 间 如 何 很 好 地 控 制 上 述 因

素。 不 过， 可 以 从 系 统 参 数 的 对 比 中 得 出 总 的 结 论。

譬 如， 一 系 统 的 带 宽 为 另 一 系 统 的 两 倍 (其 它 参 数 相 同)， 那 么

它 可 以 两 倍 的 速 率 承 载 数 据。 不 过， 较 窄 带 宽 的 系 统 在 接 收 机 端

只 有 一 半 噪 声 功 率， 因 此 此 信 号 功 率 所 达 到 的 距 离 范 围 也 只 有 一

半。 如 果 我 们 假 定 传 播 定 律 是 信 号 功 率 按 距 离 的 4 次 方 减 少 (如 通

常 所 见 情 况)， 那 么 较 低 带 宽 系 统 的 距 离 则 更 长， 其 系 数 为 2 的 4

次 方 根 即 1.19。 较 低 带 宽 的 系 统 将 增 加 19% 的 距 离， 因 此 将 增 加 41%

的 覆 盖 范 围。 这 样， 较 高 带 宽 的 系 统 要 覆 盖 相 同 的 地 区 将 需 增 加

41% 的 基 站。

应 用

Widanet 按 设 计 可 支 持 多 种 应 用。 这 种 透 明 网 络 支 持 多 种 非 专 用

协 议， 不 必 专 门 开 发 无 线 电 台 与 应 用 之 间 的 接 口。 无 线 电 台 是 可

移 动 的 单 元， 可 用 于 固 定 或 移 动 应 用。 每 一 无 线 电 台 有 两 个 用 户

端 口， 这 使 它 能 支 持 两 个 独 立 的 应 用， 每 一 端 口 有 自 己 的 网 络 地

址。Widanet 已 在 世 界 上 许 多 国 家 中 部 署， 远 达 南 非、 百 慕 大、 俄 罗

斯、 鸟 克 兰， 以 及 最 近 在 马 来 西 亚。 相 同 的 网 络 技 术 目 前 正 在 中 国

江 苏 省 进 行 试 验。

远 距 离 监 控

Widanet 可 用 来 提 供 数 据 采 集 和 控 制 的 通 信， 例 如 煤 气、 水 和 电

的 计 量、 交 通 测 量， 远 距 离 信 号 和 显 示 的 操 纵、 远 端 设 备 的 自 动

化， 以 及 一 般 的 遥 测。 例 如 在 百 慕 大，Widanet 用 来 传 送 电 表 数 据，

以 便 节 省 人 力 不 必 到 各 个 岛 屿 检 查 表 上 读 数。

车 辆 跟 踪

Widanet 可 用 来 与 行 进 车 辆 保 持 通 信， 尤 其 是 那 些 装 有 贵 重 货 物

例 如 运 送 中 的 货 币 的 车 辆。 与 卫 星 定 位 系 统 (GPS) 接 收 机 的 连 接 的

RPAD 可 设 在 成 队 的 车 辆、 公 共 汽 车 或 卡 车 上， 向 中 央 控 制 室 报 告

一 车 辆 的 位 置 和 状 况。 譬 如， 它 可 用 来 通 告 总 部 何 时 某 一 装 有 昂

贵 货 物 的 司 机 已 偏 离 预 定 的 路 线， 或 者 何 时 一 关 好 的 集 装 箱 未 经

授 权 被 打 开。 信 息 设 备 也 可 连 接 到 RPAD， 这 样 可 向 司 机 传 送 指 令。

安 全 警 报

基 于 无 线 电 的 系 统 可 作 为 远 端 安 全 警 报 系 统 连 接 到 控 制 中 心

的 手 段， 能 克 服 与 信 令 通 路 有 关 的 问 题， 传 统 上 这 是 任 一 安 全 系

统 的 最 薄 弱 的 部 分。 使 用 电 话 线 的 传 统 通 信 很 容 易 受 到 线 路 割 断

和 故 障 的 影 响。Widanet 系 统 可 在 边 缘 农 村 地 区 展 开， 因 为 那 里 设 有

公 共 电 话 网 的 直 接 接 入。

联 机 使 用 卡 验 证

Widanet 可 使 零 售 商 低 成 本 引 进 零 售 点 资 金 电 子 传 送 (EFTPoS) 技

术， 通 过 银 行 或 信 用 卡 网 络 为 联 机 事 件 验 证 提 供 通 信 链 路。 典 型

情 况 下 整 个 过 程 只 花 5 秒 钟 完 成， 比 使 用 电 话 线 路 明 显 地 快。 由 于

RPAD 是 便 携 式 设 备， 因 此 可 作 移 动 应 用 (例 如 用 在 出 租 车) 也 可 作

临 时 性 应 用 (例 如 展 览 台)。

发 送 消 息

对 短 消 息、 财 务 文 件 交 换 和 诸 如 e-mail 那 样 在 办 公 室 之 间 的 数

据 传 送，Widanet 是 一 快 捷 而 可 靠 的 系 统。 连 接 到 RPAD 的 PC 机 可 用 来

将 PC 机 连 向 公 司 数 据 库、 电 子 邮 件 业 务 和 寻 呼 网 络。

布 莱 恩·加 德 纳， Racal Messenger， 英 国 伯 克 夏 郡