无线技术在气象信息传输中的可行性应用

卫徐刚　谭江瑞　王　峰　魏丽云

[摘要]随着精细化预报水平的不断提高，对气象信息数据传输实时性也越来越高，针对自动气象观测系统的特点、功能要求，重点研究其组网方案，并分析对比GPRS和CDMA无线技术在气象信息传输中的应用。

[关键词]无线技术 信息传输 应用

中图分类号：TN99文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0120067－01

精细化预报要求提高观测站点的覆盖范围和观测时次的频率，所以除了固定人工观测站点的人工观测被自动气象站取代，另外一批数量众多、地理位置分散、位置较偏僻的区域自动站按照要求布局，使气象探测资料越来越丰富，这些对提高气象预报的精细化、准确率帮助极大，而这资料的及时获取就要求气象信息传输具有稳定可靠、功能完备、易于维护等特点。所以选择合适的通信方式就成为气象预报决策服务系统的关键。

一、系统组网需求

气象观测站点气象要素传感器对气象数据进行实时采集，采集的数据信息可以通过多种通信信道直接或间接传送至控制应用中心数据服务器，处理后再通过适当的网络（有线或无线Internet）传送至各个应用客户终端，为公众及政府决策部门提供及时、准确、精细的气象信息，同时也满足中小尺度预报的需要。因此，观测数据的传输必须做到实时性与准确性的统一。由于应用及服务对象不同，传输的实况数据处理要应时、因地制宜。同时气象观测站向自动化密集化发展，观测站点特别是新规划的自动气象观测站点大多位于野外，数据传输过程应具备双向功能，以实现对观测设备的远程控制。

（一）系统特点、要求

1．观测站点数量多，距离远，分布分散，安装环境复杂多样；

2．观测站对设定观测要素实现实时不间断的准确观测；观测站实时在线，控制中心站发布加密观测指令，观测站实时响应；

3．观测站对观测的数据有一定的处理功能；

4．为用户提供通信接口，以便将数据以特定方式发布出去；

5．控制中心站对观测站进行远程控制和管理；

6．控制中心站对观测数据进行处理分析；

7．控制中心站为用户提供方便快捷的管理操作平台；

8．实时性、同时性强，所有站点要求定时观测；

9．多点对单点通信；

10．信息流量少但稳定。

二、现代移动通信系统及其服务状况

基于GPRS/CDMA1X无线数据传输业务已广泛应用在移动办公、工业控制、远程遥测等方面，中国移动的GPRS和中国联通的CDMA1X各有其特点，均已不同程度覆盖全国大部分地区。

（一）GPRS和CDMA1X技术对比

GPRS（通用无线分组业务）作为第2代移动通信技术GSM向第3代移动通信(3G)的过渡技术，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者DDN连接。其分组交换的特性加上与数据网络易于结合的特性，将使各种IP技术与服务同移动通信技术相结合，为客户提供各种高速高质移动数据通信服务成为可能。与其他传统的电信服务相比，GPRS在资源利用效率、交换容量和性能上都有一个质的飞跃。GPRS覆盖广，目前其网络覆盖遍及城市及农村乡镇。

CDMA（码分多址）是在扩频通信技术上发展起来的一种新的无线通信技术。CDMA1X是指CDMA 2000的第一阶段，可支持308kb/s的数据传输、网络部分引入分组交换，支持移动IP业务。由于CDMA1X基于扩频技术，所以不能在原GSM设备上直接升级，但信道等资源相对丰富。由于CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱，因此，CDMA数字网具有更加高效的频带利用率。客观地说，在农村乡镇，其覆盖面还不尽人意。

GPRS与CDMA1X移动通信技术的出现和其服务的全面提供，以及其共同具有的实时在线、易于接入Internet及按数据量或包干计费等特点，为建立具有专门用途的覆盖面广、站点数量众多的低端资料收集系统（数据量不大、投入及维持费用低）提供了比较理想的出路和选择。移动通信网络是气象信息资料收集系统的最佳传输途径之一。

GPRS网络具有系统相对成熟、覆盖面广，几乎完全覆盖广大乡镇等特点。但由于GPRS采用语音和数据共享信道，如果网络用户数量或语音用户数量增加到一定程度，频率资源的瓶颈就会导致信道的不足。CDMA1X的数据和语音采用不同的信道传输，在同一基站下语音用户数量增加，不会影响数据通信。目前对于移动通信网络与气象站网的最佳的结合点，还缺乏深入的理性认识。

（二）未来的第3代网络

虽然移动GPRS和联通CDMA1X都是第3代网络到来前的过渡系统，但以第3代网络的标准和规范来看，他们都还是有较大差距的。第3代网络标准以达到高系统容量、高速率传输数据为目的，数据传输保密性强，服务质量高，具有高效的频谱利用率。由于第3代网络在带宽和功能上所具有的优势，其带宽基本上可以视作一种宽带接入，而非GPRS和CDMA1X之类的窄带接入所以一些具有较大数据和较高时效要求的站点，可以考虑今后利用第3代网络的设施作为传输途径。较为综合的基础站网，也可以考虑引入无线传输网络，至少考虑作为一种备份网络方式。

三、网络的选用

从目前移动通信运营商的现有状况和近期发展趋势来看，充分利用他们各自的优势，为我所用，取长补短，并不拘泥于某一特定的运营商，是一种比较明智的方法。具体说来，中国移动的GPRS和中国联通的CDMA1X都是比较成熟的系统，其他的诸如中国网通和中国电信的大灵通、小灵通等，暂时不予考虑。

根据GPRS与CDMA1X网络系统的具体特点，选择各自的优势，将两者结合起来，统筹策划会取得更佳的效果。在人口稠密的城区，由于移动网络用户众多，采用信道资源相对宽裕、调度方式较优的CDMA1X系统作为主要网络通信手段，对于系统的可靠性具有较大的提升；而在较边远的乡镇，采用网络覆盖较广、资费略低的GPRS系统作为主要网络传输途径，可弥补CDMA1X网络覆盖率之不足，同时也可回避信道方面的问题。两者都采用各自移动网络的短信传输，作为备份补充。

四、结论

通过查阅一些已经应用单位的运行结果，可看出无线系统应用到气象信息传输的良好的性能，完全符合业务需求，作为构建自动气象观测系统和其他远程监测系统的方案，该系统具有较大的参考价值和实用价值，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]龚明、王毅，远程数据传输的研究[J].现代电子技术，2005(5):52-55.

[2]黄宇红、孙少陵，通用分组无线业务GPRS[J].电信科学，2002(5):7-10.

作者简介：

卫徐刚，男，山西万荣县人，1996年毕业于北京气象学院，工程师。