蓝波电子有限公司是国内无线数传电台、数传模块及配套产品最大的供应商,我们的产品广泛应用于电力负荷监控、配网自动化、水文水情测报、自来水管网监测、城市路灯监控、 铁路信号监控、铁路供水集中控制、输油供气管网监测、GPS定位系统、集中抄表、防火防盗、环境监测等工业自动化系统,目前本公司的数传电台及模块在国内 的电力、水利部门的市场占有率已达80%以上。
日精系列微功率数传模块
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我国数传电台的历史、现状与未来
    
  在VHF/UHF超短波无线通信领域,除了对讲机、车载电台、手机等早已为老百姓习以为常的无线通信终端产品外,还有一个相对而言比较专业、不为大部分人所知的特殊的通信设备,那就是超短波无线数传电台(以下简称数传电台)。顾名思义,数传电台,就是用于数据传输的电台,与常规的用于话音通信的电台的区别在于:数传电台主要的功能是利用现有的超短波无线信道实现远程数据传输,当然,很大一部分数传电台同时也保留了通话功能,可以数、话兼容。由于一般被用于工业远程控制与测量系统,即我们常说的遥控遥测系统(或SCADA系统),使用环境可能会十分恶劣,因此数传电台在技术指标及可靠性方面要求比语音电台更严格。
  虽然不为大部分人所熟知,但就短暂的现代通信的发展史而言,数传电台的历史也可以算得上有些“悠久”了。一直沿用至上世纪末的用摩尔斯代码发“电报”的发报机,可以认为是数传电台的“开山鼻祖”,要知道,发明电报的时候,可以用来通话的电台还没有诞生呢!当然经过一百多年的“进化”,现在的数传电台的工作频段及工作原理与发报机相比已经有很大差别,不可同日而语了。
  数传电台的工作原理简述如下:大家知道,由于数据信号是一种脉冲信号,而脉冲信号所占用的频谱十分丰富。如果脉冲信号象话音信号一样直接送去窄带超短波电台的发射机调制,那么由于电台发射机及接收机的带宽的限制,脉冲信号在传输过程中频谱会大量丢失,产生很大的失真、衰落,从而导致数据传输误码甚至完全失败。尤其是传输速率在1200bps以上时,这种直接调制的方式就完全不可取了。为了实现在无线信道上的可靠、高速的数据传输,就必须在常规的超短波调频电台内部植入一个调制解调器(MODEM),发送数据时通过该MODEM的调制器把脉冲信号(即数据信号)转换成模拟信号,接收时则正好经历一个相反的过程,通过MODEM的解调器把接收到的模拟信号还原成脉冲信号。
  从原理上看,数传电台并不复杂,无非是在传统的调频电台的基础上加上了一个MODEM。但实际上,数传电台无论在技术发展层面还是在市场推广层面,已经走过一段相对漫长而且复杂的历史,现状如何?又何去何从?也许是众多业界同仁十分关心的问题。
  我们现在所说的数传电台,在欧美日等西方发达国家起步较早。早在上世纪六、七十年代,以MOTOROLA为代表的通信厂商开始涉足无线数据通信领域,超短波数据通信只是其中的一个分支。当时在西方发达国家,调频对讲机已经开始普及,同时由于对工业自动化程度的要求也越来越高,越来越多的领域需要建立遥控、遥测系统,取代昂贵的、效率低下的人工作业,于是无线数据传输业务就应运而生。不过由于当时的频率合成等技术还没有成熟,同时要传输的数据量也不大,因此那时的数传电台实际上比较“简陋”,只是在原有的调频对讲机或车载电台的基础上加装了一个低速率的调制解调芯片,所以严格来说只是一款话音电台的“改装机”,还不是真正意义上的专业的数传电台。当时较为典型的MODEM芯片之一就是MOTOROLA的MC145442。这也是最早采用FSK(频移键控)制式的MODEM芯片之一,与常规的话音电台配合后可以在超短波窄带信道上实现最高300bps的传输速率。以后发展起来的MSK、FFSK、GMSK、QPSK、CPFSK等等,五花八门的调制解调技术,以及AM7910、M7512B、TC3105、FX604、FX469、FX909 、FX589等一系列从低速向高速发展的MODEM芯片,直至现在常用的利用数字信号处理器(DSP)设计的软件MODEM,都是在早期的FSK原理技术的基础上,随着集成电路及软件技术的进步,经过不断改良而发展起来的,万变不离其宗。即便是MC145442这样的低速芯片,直至今天,仍然还有人在使用它,还没有成为文物,足见其稳定性及生命力。
  我国在无线数据通信技术方面,与欧、美、日等发达国家相比,起步较晚,至少落后了20年左右,但发展较快。无线数传电台概念在我国的形成,应该是在改革开放后的80年代初期,但在整个80年代,由于我国的软件及硬件技术还比较落后,系统集成水准还比较低,因此数传电台也只是在水利、电力、自来水等极少数的几个领域进行一些试验性的、小范围的、小批量的应用。看到无线数据通信的发展前景,当时的国家无线电管理委员会还专门辟出了223~235MHz的无线数据通信专用频段,避免了与当时的150MHz、450MHz等语音通信设备争夺有限的频率资源,这一有远见的做法为日后数传电台及遥控遥测系统的快速发展奠定了良好的政策基础。
  进入90年代初期,随着改革开放的深入,以电力、水利、自来水、石油、环保、热网等为代表的国民经济的重要行业发展迅速,对自动化程度的要求也日益提高。我国的遥控遥测系统(简称“三遥”系统或SCADA系统)市场由此由实验阶段逐渐进入了高速发展阶段,从民用到军用,应用领域也越来越广泛,需求量也越来越大。数传电台于是进入了一个蓬勃发展期。最常见、最典型的遥控遥测系统有:电力负荷监控系统、配网自动化系统、水文水情测报系统(即流域防汛监测系统)、自来水管网监测系统、城市路灯监控系统、铁路信号监控系统、热网监控系统、输油供气管网监测系统、GPS定位系统、集中抄表系统、地震测报系统、无线电子称重系统(主要用于港口码头的装卸作业)、自动报靶系统、无人飞机控制系统、防火防盗系统、环境监测系统等等自动化系统。典型的遥控遥测系统示意图如下。

  系统功能举例说明
  电力负荷监控系统
  供电公司在电力调度中心,通过无线测控终端对用电大户的用电情况进行实时监控。在供电公司的监控中心的电脑中,每个用户的用电数据:包括电流、电压、电量等以一定的周期通过无线测控终端送上来,进行处理并存档。一旦发现该用户的用电情况有异常,如电流电压异常波动、超负荷用电等,可以及时记录、报警,必要时还可以采取遥控拉闸等措施。如发现有“断相”,则说明很可能有窃电情况发生,需要及时去制止这种不法行为。这样可以确保用电安全及用电秩序。尤其是近年来,我国大部分经济发达地区年年闹“电荒”,电力紧缺已成为制约经济发展的瓶颈。在这种严峻的用电形势下,电力负荷监控系统的作用显得尤其重要。
  发展至今,我国有一半以上的大中城市已经建立了电力负荷监控系统,用户总数不下百万,真正起到了为国民经济的健康运行保驾护航的作用。

  水文水情测报系统
  我国的江河湖泊星罗棋布,人工水库也成千上万。这些水利资源在为我国人民带来福泽的同时,每年频发的暴雨洪水对流域内的人民的生命、财产也构成了巨大的威胁。为了及时预报可能发生的汛情,需要对雨量、水位、流速、流量等水情参数进行及时测报、分析。靠人工去做这些工作不仅十分危险、而且工作量大、准确性差、效率低,对于时间就是生命的防汛工作而言,时间上也不容许这样做。尤其是一些水利设施处于崇山峻岭、人迹罕至的地方,几乎不可能依靠人工去完成这些工作。无线水文水情测报系统于是挺身而出:安装于流域中的各个雨量站、水文站可以把测到的数据实时发至防汛调度指挥中心进行分析处理,保证他们在第一时间作出正确的决策,确保流域内人民的生命财产安全。
  目前国内的大江、大河、主要湖泊、水库基本上安装了类似系统。
  从事电力负荷监控系统的著名系统集成商有:南京新联电子有限公司、上海华冠电子设备有限公司、上海协同科技股份有限公司、中原电子信息公司等。
  从事水文水情测报系统的著名系统集成商有:中国水利水电科学院自动化所、南京水利水文自动化研究所、长江水利委员会水文科学研究所、北京燕禹水务科技有限公司等,正是在这些行业领头羊的带领下,各行各业的遥控遥测系统技术上日臻成熟、市场上走向辉煌。
  不过,在90年代中期以前,我国在223~235MHz频段的数传电台的年用量还不到2万台(不含发射功率小于5W的小功率及微功率产品),而且严格来说,在这一频段还没有一款严格意义上的数传电台,还是靠“改装机”当家。在整个九十年代,我国先后流行过凯德LM2225/LM2210(见下图)、TAD的MD250、泰和KG510、日立M338/M339、大吉T2000等多个进口产品,还有数不清的国产产品。


凯德LM2225/LM2210

其中包括MOTOROLA的GM950I,这些产品说是数传电台,其实完全是语音电台的翻版,只是工作频段能对上号而已。这些产品在应用于数据传输前还需要做不少的改装工作,配上内置或外置的MODEM,这样一来既增加了系统集成商的工作量,又因为改装降低了产品的可靠性。另外,由于受技术限制,改装产品传输速率普遍不高,一般在300-1200bps之间。这样的速率对于一般的小系统问题不大,但对于象电力负荷监控系统这样的用户数量往往成百上千的大系统而言,速率低了对于系统的巡检周期的缩短显然十分不利,制约了系统容量的扩展,影响了宝贵的频率资源的利用率。所以这些产品已经先后因停产或其它原因淡出无线数传市场。
  到了90年代中后期,随着经济发展步伐的加快,遥控遥测市场也进入高速成长期,数传电台的年用量至少以每年2万台左右的增幅快速递增,同时技术上也不断进步。特别是国外一些较大的无线通信设备制造商,看到无线数据通信在中国良好的市场前景后,也由原来的观望转变为付诸实施,开发了一系列比较专业的数传电台,改变了“改装机”当家的局面。日精公司与国内的专业数传电台供应商蓝波电子公司在经过大量市场调研的基础上合作开发、率先推出了ND系列带内置MODEM专业的数传电台,配有标准的通信接口,技术指标优于工业级标准,传输速率从1200到19200bps,功率从10mW到25W,产品性价比高、覆盖面广,在行业内有较高的知名度,尤其在电力、水利等高端市场的市场占有率相当高。随后美国的MDS公司、新西兰大吉等公司也先后推出了专业的数传电台。紧接着主要集中在深圳的数家国内公司或自行研发,或仿制日精、MDS的数传电台,涌现出了不少产品,表明了国内的数传电台生产商不甘落后、奋起直追的决心。虽然与进口产品相比,国产产品在技术上、器件上、生产工艺上尚有不小差距,但只要假以时日、经过不懈的努力,相信会取得长足的进步。
  进入21世纪后,由于电力行业电力紧张等原因,对数传电台的需求量进一步放大,数传电台似乎迎来了黄金时代。但随之而来的是数传电台市场的竞争也日趋白热化,从而迫使数传电台在技术上进一步提升的同时,成本则进一步下降。 记得90年代初期一台25W的改装机要卖到4~5千元甚至上万元,而现在4~5千元几乎可以买到两台专业的25W数传电台。
  综上所述,数传电台的发展历程,从技术角度可以简单地概括为:从改装到专业、从低速到高速、从硬件到软件;从市场角度可以简单地概括为:从试点到普及、从垄断到竞争、从高价到低价。
  生于忧患,死于安乐。综观目前的数传电台市场形势,已经有一种“山雨欲来风满楼”的感觉。产生这种感觉的原因有三个:其一、不同于其它有明确行业标准的产品,数传电台的行业标准,尤其是高速数据传输的通信规约、协议,至今尚没有一个明确的、统一的行业标准。正因为缺乏严格的行业标准,导致很大一部分厂商及系统集成商的产品自成体系、互不兼容。而且他们为了突出自身的产品,各种莫名其妙的术语满天飞,弄得用户不知所云、无所适从,影响了行业的健康发展,实在后患无穷!其二、以GPRS、CDMA新兴技术为核心的公网数据传输系统瓜分了相当一部分原本属于数传电台的专网数据传输市场。在实时性要求不高、系统覆盖范围又大的系统中,如抄表系统,这一现象尤为突出。其三、目前数传电台市场主要靠电力系统支撑,可以说50%以上的市场容量在电力系统,而且在电力系统以外的市场还呈现萎缩趋势,市场支撑点越来越少。而电力不会永远紧张,鼓励用电的那一天也许会很快到来。到那时何去何从,值得数传电台的生产商、代理商现在就应该去探讨、去深思。
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