无线电台通信方案介绍

无线电台通信方案介绍

一、前言

用无线电台方式实现远程数据采集、监视与控制，相对于架设专用电缆（或光缆）、租用电信专线等，具有造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单等优点。

二、无线电台与有线连接的通信方式示意比较

1、硬件连接

如果用TX表示在设备的端口上数据发送（数据离开功能块）的端子，用RX表示在设备的端口上数据接收（数据进入功能块）的端子，则设备A与设备B 之间的串口连接如下图所示。

如果将串口连线也看成一个两端口的设备并把这两个端口的端子做标注，则两设备通过绿框内的连线进行串口通讯的连接如下图所示。

如果用无线电台替代串口连接线，则设备A与设备B之间的通信连接如下图所示。

对比以上三个图可以看出，如果将两个无线电台组成的无线信道也看成是一个两端口的设备，则对设备A与设备B而言，串口通讯时有线连接与无线连接的端子对应关系是一样的。

2、与有线连接的不同点

用无线信道替代有线连接后的通信程序与有线连接下的通信程序的编制完全相同，但有两个不同点要注意。在注意以下两点的基础上使用无线电台时我们可以把两个无线电台组成的系统看做是一条透明连线。

不同点1：有线连接的通讯程序中串口帧格式、串口速率可任意设置。连接线本身对上述两个参数无任何限制。数传电台的串口帧格式、串口速率要进行设置，并与所连接设备终端一致。

不同点2：有线连接时串口通信是全双工的。无线电台的通信是半双工的。即无线电台发射数据时电台不能接收数据，接收数据时电台不能发射数据。因此在通信编程时应将收发的时间错开。

一般数据采集与控制的通信程序收发的时间均是错开的。

3、点对多点连接

通常自动化控制系统采用点对多点的通信方式，在点对多点的通信方式中若用有线连接所有从设备连接在通信总线上。连接示意图如下：

若用无线电台替代有线连接示意图如下，所有从设备与主设备的连接关系与有线连接一样均为总线连接关系。

4、编程要点

使用电台串口与使用有线连接相比应注意以下几点：

a、终端串口帧格式要与无线电台设置一致。

b、终端串口速率要与无线电台设置一致。

c、点多点通信时，主设备与从设备之间的连接关系为总线连接关系，问答方式。

三、用无线数传电台组建专用无线数据传输系统的优点

数据传输可以简单地分为有线（包括架设光缆、电缆或租用电信专线）和无线（分为建立专用无线数据传输系统或借用CDPD、 GSM、CDMA 等公用网信息平台）两大方式。

相比较，用无线电台组建专用无线数据传输方式比有线方式具有如下优点：1．投资少

选用有线通信方式，自己购买并架设电缆，挖掘电缆沟，需要大量的人力和物力；租用电信专线，每月分付运行费。而用无线电台建立专用无线数据传输方式，只需在每个终端连接无线电台和架设适当高度的天线就可以了。这一点区别在远距离或现场条件复杂时更明显。

2．开通快

当要把相距数公里或数十公里距离的远程站点与主站相互连接通讯的时候，采用有线的方式，必须架设长距离的电缆或者挖掘漫长的电缆沟，这个工程周期可能就需要数个月的时间，而用无线电台建立专用无线数据传输，只需要架设适当高度的天线，工程周期只需要几天就完成。

3．维护简单

有线通讯线路的维护需沿线路检查，出现故障时，一般很难及时找出故障点，而采用无线电台建立专用无线数据传输方式只需维护电台，出现故障时能快速找到原因，即时恢复正常运行。

4．适应性强

有线通讯的局限性太大，在遇到一些特殊的应用环境，比如遇到山地、湖泊、林区、道路、建筑等特殊的地理环境或是移动物体等布线比较困难的应用环境的时候，将对有线网络的布线工程有着极强的制约力，而用无线电台建立专用无线数据传输方式将不受这些限制。

5．扩展性好

在用户组建好一个通讯网络之后，常常因为系统的需要增加新的设备。如果采用有线的方式，需要重新布线，施工比较麻烦，而且还有可能破坏原来的通讯线路，但是如果采用无线电台建立专用无线数据传输方式，只需将新增设备与无线数传电台相连接就可以实现系统的扩充。

四、无线数据传输的组网方式

在每一个测控点无线电台与上位机或PLC/RTU的连接如下图所示：

无线电台与上位机或PLC/RTU连接

图点对点示意图

1、点对点

这是最基本的通讯方式，相当于将一条上位机与终端之间的连接线用两台无线电台替代。

2、点对多点

这是最常用的组网方式，如下图所示，若是数据采集系统多采用轮循方式。若是报警系统多采用主动上报方式，亦可以采用轮循和主动上报相结合的方式。

使用轮循方式时，轮循周期T（秒）或系统容量N（个）取决于单点的数据量D(bit)、电台传输速率S(b/s)和电台收发转换时间t(秒)，它们之间有如下关系：T≈N*（D/S+t）

使用主动上报方式时，可能会遇到两个报警同时上报发生发射冲突的情况。避免冲突的唯一办法就是用载波侦听DCD（发以前查看信道占用情况）再配高速数字电台（即快速传输）。

3、有中转（一级或多级）

当地形环境较差或通讯距离要求较远时，选用中转是解决问题的唯一办法。

4、多基站

在北京、上海、广州等大型城市中，城市面积大、建筑多，靠一个主站组成的点对多点网络往往不能有效的覆盖整个服务区域。这时应将整个服务区域划分为若干个小型区域，在小区内由电台组成点多点的网络，小区与小区间再通过无线链路进行连接。如下图所示。

5、线条形

在实际应用中，有很多的通信地域非常狭长而中心控制室又在狭长地形的端点，如河流水文情况的检测、铁路沿线信号的采集、电力输送线路的报警、石油管线流量的控制等等。这种应用必须用线条形的组网形式，如下图所示

在线形的网络中每一个分站的数据均需要上一级分站进行差转。如分站D的数据要到达总站A需要经过D发送至C、C发送至B、B发送至总站A。这种方式的要点是电台或电台所接的RTU需要有存贮转发的功能。

五、华夏盛电台介绍

深圳华夏盛公司SCADA系列数字电台采用数字信号处理、纠错编码、软件无线电、数字调制解调和表面贴片一体化设计等技术，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，电台提供标准RS232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS