無線接入點(diǎn)rap在無線電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1無線綜合接入系統(tǒng)在國(guó)外，rap（無線接入點(diǎn)）綜合訪問系統(tǒng)被稱為rap（無線接入點(diǎn)）。RAP的發(fā)展經(jīng)歷了戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)從點(diǎn)到點(diǎn)通信，發(fā)展到系統(tǒng)集成，進(jìn)化到通信網(wǎng)絡(luò)的過程。同時(shí)，RAP的概念和應(yīng)用也在不斷地更新。國(guó)外戰(zhàn)術(shù)通信常提到CNP（戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(tái)）、CNRI（戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(tái)接口），接著就此提出了RAP概念，在二十世紀(jì)六七十年代，外軍紛紛進(jìn)行地域通信網(wǎng)的研制規(guī)劃，提出了戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)通過RAP單路有線進(jìn)入交換網(wǎng)絡(luò)功能。當(dāng)時(shí)外軍著名的地域通信有法國(guó)RTTA系統(tǒng)、英國(guó)PRAMIGAN系統(tǒng)和美國(guó)TRI—TAC系統(tǒng)。通過地域通信網(wǎng)的研制，又引入了SCRA（單信道無線接入）的概念。實(shí)際上，SCRA是地域通信網(wǎng)的一個(gè)雙工移動(dòng)通信分系統(tǒng)，由于該發(fā)系統(tǒng)的車載中心臺(tái)無多路無線信道管理，控制和無線信道分配通過節(jié)點(diǎn)交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，因此，該發(fā)系統(tǒng)不能獨(dú)立于地域通信網(wǎng)工作，而且移動(dòng)用戶是單個(gè)信道分別接入系統(tǒng)，因此取1名為SCRA。實(shí)際上，RAP的概念在更新，如德國(guó)研制的帶有交換機(jī)的雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)，把SCRA系統(tǒng)中的軍載中心臺(tái)稱為RAP。RAP的進(jìn)一步發(fā)展體現(xiàn)在法國(guó)STRA系統(tǒng)，它將6個(gè)單工戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)（不同體制、不同工作頻段）接入到無線信道控制箱，并通過數(shù)字交換機(jī)實(shí)現(xiàn)無線用戶之間、無線用戶與有線用戶之間以及無線用戶與其他通信網(wǎng)用戶之間的互連互通。該系統(tǒng)有效地解決了軍兵種之間協(xié)同通信、統(tǒng)一指揮、協(xié)同作戰(zhàn)問題。二十世紀(jì)八十年代，美軍SINCGARS（單信道地面與機(jī)載無線電系統(tǒng)）將4個(gè)VHF頻段SINCGARS跳頻電臺(tái)通過天線合路器，共用一副天線，組成戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)，其戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)基站部分也稱RAP，九十年代法國(guó)和意大利共同開發(fā)了SOTRIN地域通信系統(tǒng)，其中雙工移動(dòng)通信系統(tǒng)分系統(tǒng)稱為SCRA，而SCRA中的車載中心稱為RAP（無線接入點(diǎn)）。美軍二十一世紀(jì)數(shù)字化部隊(duì)又將RAP應(yīng)用擴(kuò)展，為士兵提供綜合音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，利用RAP將交換和多媒體的業(yè)務(wù)擴(kuò)展到旅和連的作戰(zhàn)中心。RAP也用于戰(zhàn)術(shù)無線電網(wǎng)內(nèi)和中繼站，并通過HCTR（大容量干線無線電）將RAP和ATM交換機(jī)互聯(lián)，在動(dòng)中通時(shí)，將移動(dòng)的IP用戶接入到戰(zhàn)術(shù)分組網(wǎng)絡(luò)。無線綜合接入系統(tǒng)不僅為戰(zhàn)術(shù)通信、移動(dòng)通信開辟了新的綜合系統(tǒng)集成的途徑，為多媒體延伸和應(yīng)用到前沿陣地提供了技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方法，也為各軍兵種實(shí)現(xiàn)互連通，形成整體通信平臺(tái)，提供綜合應(yīng)用創(chuàng)造條件（參見圖1）。RAP研究背景如下：(1）戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)長(zhǎng)期以來一直以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為主，隨著通信系統(tǒng)的發(fā)展，特別是野戰(zhàn)地域網(wǎng)的開發(fā)和發(fā)展，迫切要求保留單工戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(tái)的體制，同時(shí)，要求單工戰(zhàn)斗網(wǎng)的電臺(tái)，通過單信道接口，進(jìn)入地域通信網(wǎng)，與其他用戶互連互通。單工戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(tái)常應(yīng)用于前沿陣地，是野戰(zhàn)條件極好的通信平臺(tái)。地域通信網(wǎng)是為了適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需求而產(chǎn)生的。單工戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(tái)的電臺(tái)，通過單信道接口，進(jìn)入地域通信網(wǎng)，與其他用戶互連互通。單工戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(tái)常應(yīng)用于前沿陣地，是野戰(zhàn)條件極好的通信平臺(tái)。地域通信網(wǎng)是為了適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需求而產(chǎn)生的。單工戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(tái)與地域通信網(wǎng)用戶互連互通，更符合戰(zhàn)術(shù)綜合應(yīng)用的需求。我國(guó)研制的野戰(zhàn)綜合通信系統(tǒng)也同樣具有上述的戰(zhàn)術(shù)要求和同樣的需求背景。(2）不同戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)的互連互通一直是外軍極為關(guān)心的難題，法國(guó)的STAR系統(tǒng)、俄羅斯多部戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)組成通信中心，都是解決不同頻段、不同工作模式戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)互連互通的一種技術(shù)途徑。(3)RAP也解決了多部同一類型的戰(zhàn)術(shù)跳頻電臺(tái)自動(dòng)無線接入的難題，典型例子是美國(guó)的SINCGARS系統(tǒng)。(4）長(zhǎng)期以來，北約一直被盟國(guó)部隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)及戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)的互連互通、互操作性難題所困擾。NATO2000年后的戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)才真正認(rèn)識(shí)到戰(zhàn)術(shù)通信標(biāo)準(zhǔn)和聯(lián)合頂層系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性和重要性，才真正理解到RAP在戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)中的作用和重要性。(5）二十一世紀(jì)的數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)通信為士兵提供綜合話音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無線接入點(diǎn)（RAP），是RAP的發(fā)展方向，是陸軍建造數(shù)字化部隊(duì)的基礎(chǔ)，它將支持旅級(jí)和前方地域用戶的綜合業(yè)務(wù)，它將提供本地交換和到ATM干線的網(wǎng)絡(luò)入口能力，還直接支持動(dòng)中通的用戶，RAP本身在動(dòng)中通的安全保密性。2國(guó)外的發(fā)展2.1scra子系統(tǒng)(1）二十一世紀(jì)七十年代末，法國(guó)開發(fā)了STAR系統(tǒng)，它是典型的無線接入系統(tǒng)。STAR系統(tǒng)由車載中心臺(tái)和若干單工移動(dòng)用戶臺(tái)和有線用戶臺(tái)組成。車載中心臺(tái)可提供6個(gè)無線信道入口，允許HF、VHF、UHF不同頻段、不同工作模式（如RM、AM、SSB、Cw）的6部單工移動(dòng)用戶臺(tái)，通過無線信道控制器和CT-30數(shù)字交換機(jī)同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無線用戶之間、無線用戶與有線用戶之間、無線用戶和其他通信網(wǎng)用戶之間的互連互通。該系統(tǒng)當(dāng)時(shí)沒有考慮戰(zhàn)術(shù)抗干擾電臺(tái)進(jìn)入系統(tǒng)問題。(2）八十年代，美國(guó)SINCGARS系統(tǒng)組成一個(gè)無線接入系統(tǒng)，它提供4個(gè)共用信道，其中一個(gè)無線信道用作戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)建立鏈路初始化，其他3個(gè)信道自動(dòng)分配給移動(dòng)用戶使用，該系統(tǒng)4個(gè)無線信道都工作在VHF頻段，都采用S1NCGARS跳頻電臺(tái)，系統(tǒng)采用同步正交跳頻組網(wǎng)方式工作。4部S1NCGARS電臺(tái)通過天線臺(tái)路器，共用一副天線。(3）九十年代，法國(guó)和意大利聯(lián)合開發(fā)了SOTRIN地域通信系統(tǒng)。ALCATEL-TEIETTRA公司已實(shí)現(xiàn)了一個(gè)滿足EUROCOM作戰(zhàn)技術(shù)要求的單信道無線電接入（SCRA）子系統(tǒng)。在SOTRIN中，SCRA子系統(tǒng)以2個(gè)主要單元為基礎(chǔ)，即移動(dòng)用戶電臺(tái)接入點(diǎn)（RAP）和移動(dòng)用戶電臺(tái)。RAP是車載中心臺(tái)或稱為基站，用于連接所有已入網(wǎng)用戶和地區(qū)通信網(wǎng)（CAN）,RAP通過光纖、電纜或多信道無線電接力機(jī)連接到地區(qū)通信網(wǎng)的干線節(jié)點(diǎn)上。每個(gè)RAP都以電子對(duì)抗措施（ECCM）和加保密綜合8個(gè)全雙工VHF頻段無線信道，其中1個(gè)信道為接入信道，7個(gè)信道為業(yè)務(wù)信道，其服務(wù)效率很高，一般為24個(gè)移動(dòng)用戶，業(yè)務(wù)密度為0.2，第一次試圖接入相關(guān)基站的概率為95%，一定數(shù)量的固定有線用戶也可連接到同一個(gè)RAP上。移動(dòng)用戶是外圍站，通過移動(dòng)用戶可與網(wǎng)絡(luò)其他固定或移動(dòng)用戶通信。網(wǎng)絡(luò)中的任何固定或移動(dòng)用戶都可接通任何移動(dòng)用戶，反之亦然。移動(dòng)和固定的用戶之間的通信是通過RAP來實(shí)現(xiàn)的。移動(dòng)用戶臺(tái)脫網(wǎng)后，兩個(gè)移動(dòng)中也可直接相互通信（不必占用RAP中的無線信道）。RAP可以獨(dú)立工作，作為自主的通信中心，允許所有本地固定和移動(dòng)用戶之間的通信。(4)NATO2000年后的戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)論述了北約2000年戰(zhàn)術(shù)通信體系統(tǒng)構(gòu)、發(fā)展目標(biāo)和背景、部隊(duì)的需求、傳輸體制、交換體制、接口及通信協(xié)議。值得借鑒的有如下幾點(diǎn)：a)認(rèn)識(shí)到戰(zhàn)術(shù)通信互連互通的必要性和重要性。b)認(rèn)識(shí)到通信規(guī)劃、協(xié)調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)化必須先行。c)軍級(jí)指揮所及相關(guān)司令部、指揮所及支援分隊(duì)作戰(zhàn)中需要能互連的戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)。d)作戰(zhàn)需求：通信的多手段，以改善系統(tǒng)頑存性、環(huán)境適應(yīng)性、技術(shù)發(fā)展性、變化中的需求、移動(dòng)性和安全性。e)系統(tǒng)考慮到體系結(jié)構(gòu)、并由局域分系統(tǒng)（LAS）、廣域分系統(tǒng)（WAS）、移動(dòng)分系統(tǒng)（MS）和系統(tǒng)管理與控制分系統(tǒng)（SMCS）組成。f)尤其是移動(dòng)分系統(tǒng)（MS）,MS是為移動(dòng)作戰(zhàn)設(shè)計(jì)的，MS可作業(yè)務(wù)單個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)工作，或作為整個(gè)戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)的一部分工作。MS能支持3種工作方式：戰(zhàn)斗網(wǎng)無線電臺(tái)（CNR）、移動(dòng)電話（MT）和分組無線電（PR）。MS有兩個(gè)組成部分，它們是多功能無線電臺(tái)（MRR）和無線電接入點(diǎn)（RAP）,MRR將用戶業(yè)務(wù)（話音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)）以及定位、導(dǎo)航和敵我識(shí)別綜合到3種通信方式（CNR、MT和PR）中，RAP包括用于3個(gè)MRR通信方式的接口、小型ATM交換機(jī)和LAS電臺(tái)。RAP可作為獨(dú)立工作單元，也可連接到其它MS、LAS和WAS節(jié)點(diǎn)，通過一個(gè)合適網(wǎng)關(guān)，RAS還可以作為與外部無線電網(wǎng)連接的接口。(5）美陸軍通信電子司信部（CECOM）的無線接入點(diǎn)（RAP）是一種裝有傳輸和交換設(shè)備的高機(jī)動(dòng)多用途輪式車（HMMWV），它是動(dòng)中通的通信中心，是ATM與非ATM通信系統(tǒng)之間的網(wǎng)關(guān)，其宗旨是將寬帶多媒體業(yè)務(wù)擴(kuò)大并延伸到前沿陣地，并通過機(jī)載大容量干線無線電（HCTR）中繼或能過光纜與商用ATM網(wǎng)互連。RAP是美軍二十一世紀(jì)數(shù)字化部隊(duì)的基礎(chǔ)。RAP由中央控制器（CC）、IP路由選擇系統(tǒng)、ISDNPBX、B-ISDN、ATM交換子系統(tǒng)以及無線子系統(tǒng)組成。a)中央控制器協(xié)調(diào)RAP各種功能，完成RAP網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)、監(jiān)視和故障尋查等網(wǎng)絡(luò)管理功能。b)交換子系統(tǒng)由ISDN和ATM交換機(jī)組成。c)IP路由選擇子系統(tǒng)由基于路由器、IP/ISDN網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)控制器（INC）組成。d)無線子系統(tǒng)由戰(zhàn)斗網(wǎng)電臺(tái)（CNR）、增強(qiáng)型定位報(bào)告系統(tǒng)（EPLRS）、雙工移動(dòng)臺(tái)、數(shù)字化電臺(tái)系列、多頻段多功能電臺(tái)、個(gè)人通信系統(tǒng)（PCS）、數(shù)字視頻設(shè)備和大容量干線無線電臺(tái)（HCTR）組成。2.2數(shù)字使用系統(tǒng)(1）地域通信網(wǎng)：美軍MSE、英軍PTARMIGAN、法國(guó)RTTA，其單信道無線接入點(diǎn)均采用歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)，話音編碼體制和速率除法國(guó)RITA采用19.2kb/s速率外，均采用16kb/s增量調(diào)制CVSD體制。(2）法國(guó)STAR系統(tǒng)具有6個(gè)無線接入端口，使不同頻段不同工作模式的6種戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)能同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)采用了數(shù)字交換機(jī)。交換機(jī)話音編碼體制為32kb/sCVSD，配備有中斷群路端口，使該系統(tǒng)既能獨(dú)立組網(wǎng)工作，又能使移動(dòng)用戶一次撥號(hào)，直接通過中繼群端口與其它通信網(wǎng)連互通。（3）美國(guó)二十一世紀(jì)數(shù)字化部隊(duì)RAP有下述幾個(gè)特點(diǎn)（參見圖2）:a)RAP是動(dòng)中通的通信中心，是ATM與非ATM之間的網(wǎng)關(guān)。b)將寬帶多媒體業(yè)務(wù)擴(kuò)大延伸到旅和連的作戰(zhàn)中心。c)向更高層次的通信網(wǎng)提供大容量干線無線電（HCTR）連接。遠(yuǎn)距離中繼已考慮HCTR裝載UAV（無人機(jī)）。e)提供路由選擇，實(shí)現(xiàn)迂回路由通信功能。f)在動(dòng)中通時(shí)，為移動(dòng)的IP用戶接入到分組無線電。g)RAP與局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、國(guó)防網(wǎng)、公眾電話網(wǎng)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)和LSDN互連形成整體戰(zhàn)術(shù)通信平臺(tái)。h)無線接入移動(dòng)用戶涉及面很廣，有戰(zhàn)斗網(wǎng)各種電臺(tái)、雙工移動(dòng)臺(tái)、定位報(bào)告系統(tǒng)的用戶、個(gè)人通信系統(tǒng)的用戶、蜂窩網(wǎng)的用戶和視頻用戶。不管是窄帶或?qū)拵У臒o線用戶都允許接入系統(tǒng)。3關(guān)鍵技術(shù)3.1相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究涉及MP到戰(zhàn)術(shù)INTERNET,RAP到RAP,RAP到干線及RAP到戰(zhàn)術(shù)平臺(tái)的連接，需考慮到戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)和戰(zhàn)略網(wǎng)之間的透明連接性，與國(guó)家民用網(wǎng)連接靈活性。2）研究高動(dòng)態(tài)變化通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性。3）研究RAP與ISDN、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)及其它網(wǎng)系互連技術(shù)。4）研究RAP窄帶/寬帶無線用戶接入技術(shù)。5）網(wǎng)絡(luò)管理和控制技術(shù)研究與無線綜合接入系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)相結(jié)合，統(tǒng)一設(shè)計(jì)。6)ATM交換體制與RAP接口技術(shù)研究。3.2tmg是rap的關(guān)鍵設(shè)備SINCGARS和EPLRS接入RAP通過兩個(gè)途徑：其一是通過互聯(lián)網(wǎng)控制器（INC）進(jìn)入以太網(wǎng)集中器和戰(zhàn)術(shù)多網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（TMG），再進(jìn)入ATM交換機(jī)。其二是通過互聯(lián)網(wǎng)控制器（INC）進(jìn)入ISDN和LSDNPBX，再入遠(yuǎn)端接入服務(wù)器，由遠(yuǎn)端接入服務(wù)器連接以太網(wǎng)集中器，經(jīng)TMG接入ATM交換機(jī)。對(duì)于EPLRS還可以通過TMG進(jìn)入ISDNPBX，由ISDNPBX連接遠(yuǎn)端接入服務(wù)器和以太網(wǎng)信中器，再入TMG，進(jìn)到ATM交換機(jī)。由上可見TMG是RAP的關(guān)鍵設(shè)備之一。TMG的技術(shù)難度在于利用商用技術(shù)并修改新的路由規(guī)程，如OSPFV2規(guī)程（OpenShortestPathFirst）。3.3基于ctr的視距無線電RAP將領(lǐng)帶于大容量干線無線電（HCTR），通過寬帶（45-155Mb/s）空中中繼，轉(zhuǎn)發(fā)到地面ATM交換機(jī)。HCTR是由目前窄帶DS-1速率無線電發(fā)展起來的新一代視距干線無線電設(shè)備，其作用是RAP擴(kuò)大通信覆蓋區(qū)得以傳輸寬帶多媒體業(yè)務(wù)，HCTR傳輸速率將由45Mb/s發(fā)展到155Mb/s。其技術(shù)難度在于改善誤碼率，采用頻譜效率高的高階調(diào)制，自適應(yīng)波形管理和自適應(yīng)動(dòng)態(tài)均衡技術(shù)來保證無線中繼鏈路不低于10-8誤碼率，防止ATM鏈路上過多的信元丟失。3.4動(dòng)中通系統(tǒng)測(cè)試HCTR的相控陣天線是RAP部署時(shí)的重要部分，相控陣天線適用于動(dòng)中通工作方式，天線陣的快速跟蹤和全向天線應(yīng)用，提高了接收信號(hào)電平，HCTR配合相控陣天線，才能使無線鏈路的可靠性達(dá)到99.9%。因此，相控陣天線是HCTR關(guān)鏈配套技術(shù)。3.5無線發(fā)射及無線系統(tǒng)有5種類型無線系統(tǒng)或設(shè)備要求無線接入：1）增強(qiáng)型定位報(bào)告系統(tǒng)（EPLRS)該系統(tǒng)具有定位和陸軍數(shù)據(jù)分發(fā)功能，用戶臺(tái)是一個(gè)具有TDMA接入方式的數(shù)字電臺(tái)，每個(gè)時(shí)隙都采用獨(dú)立信編程和加密密鑰。數(shù)據(jù)分發(fā)是采用時(shí)隙預(yù)約方式，因此，所建立的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的虛電路是惟一的，無雙重性。2）單信道地面與機(jī)載無線電系統(tǒng)(SINCGARS)單信道地面與機(jī)載無線電系統(tǒng)SINCGARS戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)為基礎(chǔ)組成，其基站/車載中心臺(tái)將提供4路共用信道，其中1路無線信道，作為鏈路連接，其他3路為自動(dòng)分配的業(yè)務(wù)信道。3）多頻段多功能電臺(tái)（MBMMR)MBMMR是二十一世紀(jì)數(shù)字化部隊(duì)擬開發(fā)的數(shù)字化電臺(tái)，其工作頻段為2～2000MHz，要求4個(gè)無線信道能同時(shí)工作，工作模式有FM、AM、SSB、CW、數(shù)字話、模擬話、數(shù)據(jù)、傳真和圖像綜合業(yè)務(wù)?？垢蓴_體制為跳頻方式，能兼容及HAVEQUICK電臺(tái)。4）大容量干線無線電臺(tái)大容量干線無線電臺(tái)可提供1.5～45Mb/s的傳輸容量，采用自適應(yīng)相控陣全方向性天線，適用于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性。5）雙工移動(dòng)臺(tái)3.6局域網(wǎng)和isndpri接口SINCGARS和EPLRS是通過INC與以太網(wǎng)互連，以太網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)和ISDNPRI連接PBX,PBX通過1SDNPRI（基本速率接口）連到適配器，由適配器串行接口入視距電臺(tái)。上述互連關(guān)系屬RAP范畸。3.7點(diǎn)、分布在局域網(wǎng)內(nèi)、pbx接入RAP通過接口與局域網(wǎng)互連，局域網(wǎng)通過接口與ATM互連。局域網(wǎng)中交換功能可在ATM