地市级无线电监测网建设的研究

丁风雷

(浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310032)

0 引 言

近年来,随着无线电技术的广泛应用和无线电产业的日益繁荣,无线电监测所面对的电磁环节发生了巨大的变化,各国都非常重视无线电监测技术的发展,法国在其约55万km2的国土就分布了52个固定监测站和26个移动监测站,形成了覆盖全国的监测网[1]。国内的无线电监测重点也逐渐想高频段转移,并制定了无线电监测联网技术的协议规范,为监测联网提供了基础平台[2]。面对新形势新情况,“十一五”期间,丽水市根据建成了以“三站一车”为基础的无线电监测网,在有效维护空间电波秩序,加强频谱资源监测等方面已经开始发挥了很好的作用。本文基于建设过程的经验,结合无线电监测的现实要求和发展趋势,探讨地市级监测网今后的建设思路。

1 做好监测网的前期功能规划

地市级监测网要适应无线电监测工作的发展趋势,充分完成无线电监管的职能定位,其系统架构应满足如下要求：第一,监测网在布局上,主固定监测站应采用大区制布局,小型监测站则呈网格化分布,同时配备机动灵活的移动监测车,形成具有全区域、全频段的监测覆盖能力;其次,中心控制站必须主干监测站和小型监测站之间建立高速链路组成网络,为海量数据传输和协同分析工作提高可靠的网络支撑;第三,地市级监测网在定位准确和监测高效的基础上,还需要一个开放的软件平台,逐渐发展出以地理信息数据库和频谱资源库为支撑,形成多域分析、主动监测预警等无线电监管功能。

地市级无线电监测网的建设受限于资金规模和建设周期,在建设过程中应采取总体规划、分步实施的方案。在无线电设备使用密集的区域建设一到三个主干监测站,对人口密度不大,设台数量有限的区域则逐步投放小型监测站进行覆盖,再由移动监测车进行灵活补充。

2 注意各类型监测站的建站要求

无线电监测网包括监测控制中心,主固定监测站、小型监测站和其他监测站,以及连接控制中心、监测站之间的无线和有线通信网络。各类监测站主要是收集、测量、测向、定位多类无线电信号、统一收集到监测控制中心。监测站的站址选择一般应满足《无线电监测网技术体制》和CCIR监测站手册上所要求的选择原则,但不同类监测站承担的任务不同,在具体建设要求上还有所区别。

2.1 主固定监测站的建站要求

此类监测站属于服务城市的重要监测站,主要承担重要区域和重要频段的监测,同时协助小型监测站对异常信号的搜索和定位。应具有测量、测向、定位、监听、数据存储与处理、控制等多种功能,对测量数据的精度要求高。由于在城市中选择完全满足ITU手册建设的站址十分困难,但经验表明,至少要满足如下3点：

(1)主监测站覆盖范围必须要大,应处于一片区域的制高点,根据城市规模,一般主站可设在市中信,分站最好放在城郊的城乡结合部,便于管理;

(2)对站址选择至少应该满足如下要求：周围200m范围内不应有超过天线高度的大建筑物;测向天线附近200m内,不应有任何大尺寸的金属物件,如铁塔、棚类建筑等;附近不能大功率无线发射台站如广播电视发射台,雷达等。出现上述情况,可能对监测和测向的精度造成较大影响;

(3)设在城市高楼的站必须做好防雷措施,设在山体上的站则还必须考虑道路、通信、水电等基础设施。电源至少需要有市电、不间断电源两种,在市电不稳定的地方同时要考虑有应急发电机[3]。

2.2 小型监测站的建站要求

小型无线电监测站是小型化的无线电监测系统,既可独立单站工作也可与无线电监测系统构成网络,它作为固定监测站的一种延伸和补充。小型监测站的建设周期短,布点灵活,可以建在偏远地区覆盖固定站的盲区,又可以在一些特定区域对一些特定频段进行长期监测。一般根据经费规划安排,小型无线电监测站的机房应以租赁为主,小型站主机部分只需10m2的小机房即可,机房除了要求供电和有网络接口外,还要做好防雷接地,另需配备一个容量合适的UPS。

2.3 移动监测车的建站要求

移动监测车是无线电监测测向的机动手段,可弥补固定监测站覆盖不足及现场监测测向需要。无线电移动监测车是用以完成重点区域、特殊领域的常规监测任务,及完成专项监测工作的主要技术手段。移动监测车一般集成固定站的主体部分,具有与固定站联合监测测向能力,同时在应急无线通信保障工作中可现场直接指挥并操纵监测网。

移动监测车在建设前,除了要考虑整个系统应具备一定的监测和测向功能并达到一定的技术指标外,还必须考虑的是机动性和可靠性[4]。为了提高车辆机动性,一般应选择底盘高、四轮驱动、越野能力强的轻型越野车做设备的载体,这样就要求整个监测系统重量轻、体积小、耗电省,不能对汽车的供电和载重产生过高要求。此外,因为移动监测系统经常在运动和颠簸中,其工作环境远较固定监测系统恶劣,再加上设备的拆装是家常便饭,整个系统的可靠性显得尤为重要,因此在改装过程中,设备之间的线缆连接十分重要。以浙江省近几年配备的移动监测车为例,均选用了丰田越野车,同时配备性能稳定的DDF195监测测向系统,在实战中发挥了重要的作用。

3 做好监测网络支撑平台的建设

无线电监测工作正在由定性监测向定量监测发展,由被动监测向主动监测预警转变,由简单测量向注重分析发展,由本地单点监测向区域联网监测发展,由单一的干扰查处向全方位监督检查方向发展,由对单业务的监测向对通信环境的监测发展,这些都要求监测站之间、移动监测车和站之间进行海量信息交换,从而实现协同工作、交叉定位、远程控制等交互功能,因此站站之间、站车之间必须建立起可靠、高速的通信传输链路,同时地理信息平台的建设也必不可少。

3.1 通信支撑网络的建设

通信网络作为物理支撑网络平台,必须考虑网络速率和业务要求的匹配。首先是完成主固定监测站以及小型监测站之间的有线连接,由于目前监测接收机一般都选用较为先进数字接收机,以罗德与施瓦茨生产的EM550接收机为例,它的最大扫描速度是600k信道/s,每个信道返回电平值,占据2个字节,这样每秒有1.2MB的数据要传送,再乘上一个字节为8比特位,这样至少需要9.6Mb/s速率的网络,所以设备选型相对先进的监测站至少使用10Mb速率的光纤接入,考虑到网络传输是基于以太网技术,没有有效的定时传送机制,因而延时和抖动很难控制,也就没有稳定的时延,为获取良好的实时性,可以考虑100Mb光纤接入。

其次需要将移动监测车以无线的方式接入监测网。可优先选择WCDMA,其理论速率14.4Mbps,基本满足传输要求,采用基于IPSec VPN技术的VPDN业务确保数据安全,IPSec是IETF提供Internet安全通信的一系列规范,它提供私有信息通过公用网的安全保障,可以在TCP/IP协议的核心层(IP层)实现,因此可以有效地保护各种上层协议[5]。

3.2 地理信息平台的建设

地理系统是无线电管理工作的基础平台和支撑系统之一,在频谱管理、台站管理、监测管理以及重大事件保障等方面起着关键性作用,如何以较低代价开发一套直观易用的地理信息平台也一直困扰着无线电监测网的建设。

Google Earth用户通过下载全球卫星影像集成客户端软件并安装,浏览图像时采用实时影音串流技术,采用超高速率的影像数据压缩传输的浏览技术。Google Earth免费提供的卫星图片的分辨率在高清区域可以达到0.6-1 m,相当于比例尺约为1∶2500的地图[6],这个精度完全满足无线电管理中一般应用。

Google Earth在正常情况下是通过因特网将远程的卫星影像传送到客户端,但是通过针对Google Earth缓存的开发,完全可以在内部网络进行应用开发,可以方便搭建直观、准确的地理信息平台,为无线电监测、查找无线电干扰,干扰源的地理位置定位。

3.3 定期进行系统测试工作

各种监测站在建成后,都会进行系统验收,对系统灵敏度、测向灵敏度和测向准确度等指标进行测试,但随着城市规模的发展扩大,有些分站会因周围环境的影响,如新建的高大建筑,新区开发及新增的强电磁辐射设施,引起系统指标发生变动,从而造成误差增大,甚至是错误,所以必须定期进行系统测试工作,跟踪系统指标变化,及时做好校准工作。

4 结束语

地市级监测站建设是一项长期的任务,在资金筹措、设备配置集成都需要一个过程,除了要关注设备的先进性,更要注重设备的可靠性、经济性,同时使整个系统具有开放式设计,为进一步发展留出余地,这是一个挑战决策智慧的任务,一线的建设者必须认真学习,周密策划,不断总结经验,建设好满足实际需求的监测网。

[1]杨春青.法国无线电管理和监测概况[J].中国无线电,2004,86(8)：61-64.

[2]李东科.无线电监测面临的问题及对策研究[J].中国无线电,2007,25(11)：47-50.

[3]费连,鲍胜川.市地级无线电监测站的规划与建设[J].中国无线电管理,2000,29(5)：18-20.

[4]何学群,石永新.无线电移动监测车的监测测向[J].中国无线电,2006,24(9)：43-46.

[5]钱勤.有效连接移动监测车的监测网联网方案[J].中国无线电,2004,22(10)：52-53.

[6]金永福,郭伟其,苏诚.Google Earth在海岸线修测调查中的应用研究[J].海洋环境科学,2009,45(5)：566-569.