無線技術在氣象信息傳輸中的可行性應用

衛(wèi)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(shù)據(jù)傳輸實時性也越來越高，針對自動氣象觀測系統(tǒng)的特點、功能要求，重點研究其組網(wǎng)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(shù)量眾多、地理位置分散、位置較偏僻的區(qū)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(wěn)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(tǒng)的關鍵。

一、系統(tǒng)組網(wǎng)需求

氣象觀測站點氣象要素傳感器對氣象數(shù)據(jù)進行實時采集，采集的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)服務器，處理后再通過適當?shù)木W(wǎng)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(shù)據(jù)的傳輸必須做到實時性與準確性的統(tǒng)一。由于應用及服務對象不同，傳輸?shù)膶崨r數(shù)據(jù)處理要應時、因地制宜。同時氣象觀測站向自動化密集化發(fā)展，觀測站點特別是新規(guī)劃的自動氣象觀測站點大多位于野外，數(shù)據(jù)傳輸過程應具備雙向功能，以實現(xiàn)對觀測設備的遠程控制。

（一）系統(tǒng)特點、要求

1．觀測站點數(shù)量多，距離遠，分布分散，安裝環(huán)境復雜多樣；

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

3．觀測站對觀測的數(shù)據(jù)有一定的處理功能；

4．為用戶提供通信接口，以便將數(shù)據(jù)以特定方式發(fā)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(shù)據(jù)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(wěn)定。

二、現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)及其服務狀況

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

（一）GPRS和CDMA1X技術對比

GPRS（通用無線分組業(yè)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(shù)據(jù)業(yè)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(shù)據(jù)網(wǎng)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(shù)據(jù)通信服務成為可能。與其他傳統(tǒng)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(wǎng)絡覆蓋遍及城市及農村鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

CDMA（碼分多址）是在擴頻通信技術上發(fā)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(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡部分引入分組交換，支持移動IP業(yè)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(shù)字網(wǎng)具有更加高效的頻帶利用率。客觀地說，在農村鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其覆蓋面還不盡人意。

GPRS與CDMA1X移動通信技術的出現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)量眾多的低端資料收集系統(tǒng)（數(shù)據(jù)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(wǎng)絡是氣象信息資料收集系統(tǒng)的最佳傳輸途徑之一。

GPRS網(wǎng)絡具有系統(tǒng)相對成熟、覆蓋面廣，幾乎完全覆蓋廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)等特點。但由于GPRS采用語音和數(shù)據(jù)共享信道，如果網(wǎng)絡用戶數(shù)量或語音用戶數(shù)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(shù)據(jù)和語音采用不同的信道傳輸，在同一基站下語音用戶數(shù)量增加，不會影響數(shù)據(jù)通信。目前對于移動通信網(wǎng)絡與氣象站網(wǎng)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(wǎng)絡

雖然移動GPRS和聯(lián)通CDMA1X都是第3代網(wǎng)絡到來前的過渡系統(tǒng)，但以第3代網(wǎng)絡的標準和規(guī)范來看，他們都還是有較大差距的。第3代網(wǎng)絡標準以達到高系統(tǒng)容量、高速率傳輸數(shù)據(jù)為目的，數(shù)據(jù)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(wǎng)絡在帶寬和功能上所具有的優(yōu)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(shù)據(jù)和較高時效要求的站點，可以考慮今后利用第3代網(wǎng)絡的設施作為傳輸途徑。較為綜合的基礎站網(wǎng)，也可以考慮引入無線傳輸網(wǎng)絡，至少考慮作為一種備份網(wǎng)絡方式。

三、網(wǎng)絡的選用

從目前移動通信運營商的現(xiàn)有狀況和近期發(fā)展趨勢來看，充分利用他們各自的優(yōu)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(lián)通的CDMA1X都是比較成熟的系統(tǒng)，其他的諸如中國網(wǎng)通和中國電信的大靈通、小靈通等，暫時不予考慮。

根據(jù)GPRS與CDMA1X網(wǎng)絡系統(tǒng)的具體特點，選擇各自的優(yōu)勢，將兩者結合起來，統(tǒng)籌策劃會取得更佳的效果。在人口稠密的城區(qū)，由于移動網(wǎng)絡用戶眾多，采用信道資源相對寬裕、調度方式較優(yōu)的CDMA1X系統(tǒng)作為主要網(wǎng)絡通信手段，對于系統(tǒng)的可靠性具有較大的提升；而在較邊遠的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，采用網(wǎng)絡覆蓋較廣、資費略低的GPRS系統(tǒng)作為主要網(wǎng)絡傳輸途徑，可彌補CDMA1X網(wǎng)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(wǎng)絡的短信傳輸，作為備份補充。

四、結論

通過查閱一些已經(jīng)應用單位的運行結果，可看出無線系統(tǒng)應用到氣象信息傳輸?shù)牧己玫男阅?，完全符合業(yè)務需求，作為構建自動氣象觀測系統(tǒng)和其他遠程監(jiān)測系統(tǒng)的方案，該系統(tǒng)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(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯縖J].現(xiàn)代電子技術，2005(5):52-55.

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

作者簡介：

衛(wèi)徐剛，男，山西萬榮縣人，1996年畢業(yè)于北京氣象學院，工程師。