摘 要：本文介紹DM196-MAP無(wú)線(xiàn)集群調(diào)制解調(diào)器的原理和特點(diǎn)，并給出它在350M公安集群網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行綜合信息交換的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。該實(shí)例綜合使用無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、GIS信息技術(shù)、多路接入技術(shù)、Client/Server結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)和 嵌入式系統(tǒng)終端技術(shù)，并結(jié)合Map27協(xié)議控制技術(shù)，在公安模擬集群網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高達(dá)9600bps的數(shù)傳速率，使在模擬集群系 統(tǒng)上開(kāi)展多種數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)成為可能。
關(guān)鍵詞：集群網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線(xiàn)通信 Map27協(xié)議 無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器

1 引言


基于模擬集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)傳有兩種方式：一種方式是利用集群電臺(tái)本身所支持的MAP27協(xié)議在控制信道上傳輸短數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)速 率只有1200bps，只適合傳送一些短數(shù)據(jù)。由于該方式占用集群系統(tǒng)的控制信道，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量大時(shí)容易造成系統(tǒng)擁塞；另一種方式是借助調(diào)制解調(diào)器利用集群系統(tǒng)的語(yǔ)音信道傳輸數(shù)據(jù)。
DM196-MAP無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器是上海正華電子高科技工程有限 公司專(zhuān)為無(wú)線(xiàn)集群系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)嵌MAP27協(xié)議的調(diào)制解調(diào)器，它完成數(shù)字信號(hào)與集群電臺(tái)的模擬語(yǔ)音信號(hào)之間的調(diào)制解調(diào)變換。利用DM196-MAP無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器通過(guò)集群電臺(tái)的語(yǔ)音信道傳輸數(shù)據(jù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
·數(shù)據(jù)速率高：數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)9600bps，滿(mǎn)足公安移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩喾N數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要；
·支持長(zhǎng)數(shù)據(jù)包：數(shù)據(jù)包長(zhǎng)可以達(dá)到2Kbytes；
·信道使用情況：使用無(wú)線(xiàn)集群系統(tǒng)的某一個(gè)語(yǔ)音信道，不會(huì)影響集群系統(tǒng)TSC對(duì)其他移動(dòng)用戶(hù)通信請(qǐng)求的響應(yīng)；
·通信高可靠性：該MODEM具備信道速率自適應(yīng)和出錯(cuò)自動(dòng)反饋重發(fā)ARQ等功能，確保在惡劣的移動(dòng)環(huán)境中無(wú)誤地 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
·內(nèi)嵌MAP27協(xié)議：具有自動(dòng)撥號(hào)功能
·標(biāo)準(zhǔn)存取控制接口：為上層軟件提供統(tǒng)一的存取控制接口A(yíng)PI，方便應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)

2 DM196-MAP無(wú)線(xiàn)集群調(diào)制解調(diào)器

DM196-MAP無(wú)線(xiàn)集群調(diào)制解調(diào)器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)DM196-MAP）是上海正華電子高科技工程有限公司開(kāi)發(fā)，用于在無(wú)線(xiàn)模擬集群系統(tǒng) 上傳輸數(shù)據(jù)的高度集成化、軟件化和智能化無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信終端產(chǎn)品。該產(chǎn)品是采用數(shù)字信號(hào)處理（DSP）、先進(jìn)的數(shù)據(jù)通信技 術(shù)和SMT貼片焊接生產(chǎn)，具有高技術(shù)性能和可靠性。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1，DM196-MAP可以分為五個(gè)功能模塊：

1) 調(diào)制/解調(diào)模塊-- 數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)；
2) MAP27協(xié)議模塊--實(shí)現(xiàn)MAP27三層協(xié)議，管理集群電臺(tái)；
3) GPS擴(kuò)展模塊--將GPS定位信息送給MMC控制模塊；
4) 統(tǒng)一存取控制模塊--提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和管理應(yīng)用接口；
5) MMC管理模塊--管理其他模塊。

2.2 調(diào)制/解調(diào)模塊

硬件是由高速ADSP2181子系統(tǒng)、通信控制CPU子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及控制、輸入輸出電路等組成。它采用DSP軟件實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)先進(jìn)的通信技術(shù)：正交解調(diào)技術(shù)、自適應(yīng)均衡技術(shù)、交織GF(256)Reed-Solomon碼前向糾錯(cuò)
（FEC）和ARQ-CRC技術(shù)等。

2.3 MAP27協(xié)議簡(jiǎn)介

MAP27(Mobile Access Protocol for MPT1327 equipment)協(xié)議是由國(guó)際UADG組織制定的集群電臺(tái)與數(shù)據(jù)終端之間本地通信的接口規(guī)范。該協(xié)議規(guī)定了基于MPT1327和MPT1343數(shù)字信令系統(tǒng)的語(yǔ)音呼叫、短數(shù)據(jù)傳輸
等功能實(shí)現(xiàn)的存取控制接口和終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層。

2.3.1 MAP27分層協(xié)議

MAP27協(xié)議參照ISO七層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，定義了三個(gè)層次：物理層(physical interface)、數(shù)據(jù)鏈路層(data link protocol)和網(wǎng)絡(luò)層(network protocol)，其它幾個(gè)層沒(méi)有使用。

·物理層電氣特性遵循CCITTR EC V.28標(biāo)準(zhǔn)，使用RS-232C的物理連接。
數(shù)據(jù)鏈路層定義數(shù)據(jù)在集群電臺(tái)(RU)和數(shù)據(jù)終端(DTE)之間的幀交換過(guò)程。
·數(shù)據(jù)鏈路層有三種類(lèi)型的幀：LR (link request)鏈接請(qǐng)求，LT(link transfer)鏈接傳輸和LA(link acknowledge)鏈接應(yīng)答。
數(shù)據(jù)鏈路層還 負(fù)責(zé)CRC錯(cuò)誤檢測(cè)。
·網(wǎng)絡(luò)層定義網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)設(shè)備間以MPT1327和MPT1343協(xié)議為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸，包括：語(yǔ)音呼叫（VOICE ）、調(diào)制 解調(diào)器（MODEM）呼叫、狀態(tài)信息(STATUS)、短數(shù)據(jù)（SST）信息、長(zhǎng)數(shù)據(jù)（MST）信息和呼叫轉(zhuǎn)移（Diversion）等。

2.3.2 MAP27協(xié)議應(yīng)用

在無(wú)線(xiàn)集群系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過(guò)MAP27協(xié)議，可以讓數(shù)據(jù)終端（DTE）控制集群電臺(tái)(RU)進(jìn)行語(yǔ)音呼叫和短數(shù)據(jù)發(fā)送等。支持MAP27協(xié)議的數(shù)據(jù)終端可以是普通的計(jì)算機(jī)，也可以是嵌入式系統(tǒng)。
DM196-MAP正是內(nèi)嵌MAP協(xié)議的嵌入式系統(tǒng)。它利用其內(nèi)部的管理模塊管理MAP27模塊、調(diào)制解調(diào)模塊、GPS模塊、統(tǒng)一存取控制接口。

2.4 DM196-MAP技術(shù)特點(diǎn)

·內(nèi)嵌MAP27協(xié)議，用于集群通信
·支持所有符合MAP27協(xié)議的模擬集群電臺(tái)，如Tait、Kenwood等集群電臺(tái)
·自動(dòng)撥號(hào)和自動(dòng)應(yīng)答
·支持單發(fā)、組發(fā)和廣播
·利用電臺(tái)語(yǔ)音信道，不占用控制信道
·數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)9600bps
·數(shù)據(jù)分包傳輸,每包1-2000字節(jié)
·通過(guò)控制信道發(fā)送用戶(hù)狀態(tài)數(shù)據(jù)和短數(shù)據(jù)
·提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和管理應(yīng)用接口A(yíng)PI
·信道速率自適應(yīng)，根據(jù)信道質(zhì)量自動(dòng)在9600/7200/4800bps速率檔自適應(yīng)調(diào)整
·檢錯(cuò)自動(dòng)反饋重發(fā)CRC-ARQ
·采用自適應(yīng)均衡技術(shù)
·格狀編碼調(diào)制（TCM）壓縮數(shù)據(jù)帶寬
·交織GF(256)Reed-Solomon碼前向糾錯(cuò)
3 DM196-MAP在350M公安集群網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行綜合信息交換

3.1 系統(tǒng)目標(biāo)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息查詢(xún)功能、信息廣播與指揮命令發(fā)布功能、信息交換功能與傳送GPS定位信息功能。信息查詢(xún)功能包括全國(guó)犯罪信息中心（CCIC）信息查詢(xún)，戶(hù)政信息查詢(xún)，治安信息查詢(xún)，交管信息查詢(xún)、發(fā)布等。如全國(guó)犯罪信息中心（CCIC）信息查詢(xún)：輸入身份證或姓名、年齡的組合條件，查詢(xún)結(jié)果包括以下要素：人員編號(hào)、姓名、性別、出生日期、身份證號(hào)、戶(hù)籍地址等。

3.2 系統(tǒng)組成

圖2給出了350M公安集群網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)造圖。整個(gè)系統(tǒng)可以被分為三個(gè)子系統(tǒng)：移動(dòng)查詢(xún)?cè)O(shè)備中心站子系統(tǒng)移動(dòng)查詢(xún)?cè)O(shè)備車(chē)載子系統(tǒng)和移動(dòng)查詢(xún)?cè)O(shè)備手持子系統(tǒng)。


3.2.1 無(wú)線(xiàn)鏈路的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)鏈路由各個(gè)子系統(tǒng)中的集群電臺(tái)（車(chē)載或手持）和DM196-MAP實(shí)現(xiàn)，DM196-MAP內(nèi)部實(shí)現(xiàn)交織GF(256)Reed-Solomon碼前向糾錯(cuò)和CRC技術(shù)，確保鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。傳輸一幀?shù)據(jù)的過(guò)程采用應(yīng)答握手和ARQ方式，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。

3.2.2 中心站子系統(tǒng)

中心站子系統(tǒng)包括（多路）信道接入部分、通信中央控制單元和數(shù)據(jù)服務(wù)器、指揮中心通信工作站以及一個(gè)（或多個(gè)）GIS工作站。如圖3所示：


信道接入部分由多個(gè)集群車(chē)載臺(tái)和DM196-MAP構(gòu)成，用于支持多路查詢(xún)請(qǐng)求的同時(shí)接入。信道接入部分支持RS232C接口，可通過(guò)PC機(jī)上的多串口卡方便的進(jìn)行連接。它的機(jī)柜被設(shè)計(jì)成模塊式，可在查詢(xún)業(yè)務(wù)增加時(shí)方便地予以擴(kuò)容。
通信中央控制單元由PC系統(tǒng)構(gòu)成，該P(yáng)C與局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)服務(wù)器和GIS工作站相連，可以同時(shí)接受多路查詢(xún)請(qǐng)求，對(duì)查詢(xún)請(qǐng)求進(jìn)行排隊(duì)，提交給查詢(xún)服務(wù)器進(jìn)行處理；同時(shí)還對(duì)查詢(xún)服務(wù)器的查詢(xún)結(jié)果進(jìn)行分路，交給相應(yīng)的電臺(tái)發(fā)送下去。
通信中央控制單元同時(shí)還完成防火墻和分級(jí)權(quán)限管理的功能，對(duì)非法的查詢(xún)要求進(jìn)行過(guò)濾；同時(shí)對(duì)用戶(hù)的查詢(xún)請(qǐng)求進(jìn)行權(quán)限管理，系統(tǒng)管理員可以分配和修改各用戶(hù)的查詢(xún)權(quán)限。
指揮中心通信工作站在通信/指揮管理軟件的支持下，可以對(duì)特定巡邏警車(chē)或警員發(fā)布指揮或行動(dòng)命令；可接收巡邏警車(chē)或警員的現(xiàn)場(chǎng)情況報(bào)告；同時(shí)向下廣播重要的公安信息，如通緝令、會(huì)議通知等。
在局域網(wǎng)中的GIS工作站可進(jìn)行GIS信息管理，可以顯示巡邏警車(chē)或警員的位置信息。

3.2.3 車(chē)載子系統(tǒng)

車(chē)載子系統(tǒng)包括集群車(chē)載電臺(tái)、DM196-MAP和嵌入式PC系統(tǒng)。
集群車(chē)載臺(tái)采用公安局已有的350 MHz集群車(chē)載臺(tái)，可支持話(huà)音通信和數(shù)據(jù)通信。車(chē)載PC采用嵌入式PC系統(tǒng)，裝備在警用巡邏車(chē)上，是移動(dòng)查詢(xún)系統(tǒng)的信息終端設(shè)備。主要性能如下：

① 主CPU為Intel? 奔騰處理器，主頻為350M；
② 運(yùn)行WIN95/WINCE操作系統(tǒng)；
③ 在移動(dòng)查詢(xún)軟件的支持下，完成信息查詢(xún)輸入、查詢(xún)結(jié)果顯示和存儲(chǔ)；
④ 支持電子郵件的編寫(xiě)和收發(fā)；
⑤ 能接收指揮中心發(fā)布的行動(dòng)命令和行動(dòng)方案；
⑥ 能接收中心廣播的重要信息，如通緝令、會(huì)議通知等；
⑦ 在外接的數(shù)碼攝相頭的支持下，可以將現(xiàn)場(chǎng)圖片發(fā)回指揮中心；
⑧ 在合適的設(shè)備支持下，也能提供指紋輸入及查詢(xún)；
⑨ 車(chē)載PC要求適合警車(chē)安裝、具有很強(qiáng)的抗震性、寬的工作溫度范圍；
⑩ 軟件的界面友好，適合于在移動(dòng)情況下方便地操作。
3.2.4 手持子系統(tǒng)

移動(dòng)查詢(xún)?cè)O(shè)備手持子系統(tǒng)包括集群手持電臺(tái)、DM196-MAP和用戶(hù)終端設(shè)備PDA。集群手持臺(tái)采用公安局已有的350 MHz集群手持臺(tái)，可支持話(huà)音通信和數(shù)據(jù)通信。用戶(hù)終端設(shè)備PDA的功能與車(chē)載的用戶(hù)終端設(shè)備基本相同。
手持式PC（或PDA）主要性能如下

① 采用WINCE（或Linux） 操作系統(tǒng)，支持手寫(xiě)輸入；
② 在移動(dòng)查詢(xún)軟件的支持下，完成信息查詢(xún)輸入、查詢(xún)結(jié)果顯示和存儲(chǔ)；
③ 支持電子郵件的編寫(xiě)和收發(fā)；
④ 能接收指揮中心發(fā)布的行動(dòng)命令和行動(dòng)方案；
⑤ 能接收中心廣播的重要信息，如通緝令、會(huì)議通知等；
3.2.5 軟件實(shí)現(xiàn)

DM196-MAP提供提供統(tǒng)一的存取控制接口A(yíng)PI，可方便的進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)。DM196-MAP支持RS232C標(biāo)準(zhǔn)的通訊，參照OSI 七層協(xié)議棧標(biāo)準(zhǔn)，定義DM196-MAP與計(jì)算機(jī)(或PDA)的三層接口協(xié)議：
·物理層 - 按RS232C標(biāo)準(zhǔn)，使用TXD、RXD、GND和CTS 四根信號(hào)線(xiàn)，38400bps，8位數(shù)據(jù)，1位停止位，無(wú)校驗(yàn)位；
·鏈路層 - 規(guī)定幀格式，保證應(yīng)用層數(shù)據(jù)的正確傳輸；
·應(yīng)用層 - 規(guī)定控制命令和數(shù)據(jù)的格式；
·其它層沒(méi)有使用。
鏈路層定義了嚴(yán)格的幀格式。幀結(jié)構(gòu)包括幀頭、幀尾和幀長(zhǎng)度等：
應(yīng)用層提供諸如撥號(hào)/掛斷，系統(tǒng)參數(shù)查詢(xún)/設(shè)置，數(shù)據(jù)發(fā)送/接收等功能。

3.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

利用DM196-MAP在模擬集群系統(tǒng)中進(jìn)行綜合信息交換，獨(dú)具特色：

[1] 適用于包括350M在內(nèi)的不同頻段的現(xiàn)有模擬集群網(wǎng)絡(luò)；
[2] 適用于多種支持MAP27協(xié)議的集群電臺(tái)，如TAIT、KENWOOD等；
[3] 可點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信；
[4] 多路接入技術(shù)提高C/S模式信息交換的效率；
[5] 防火墻和分級(jí)權(quán)限管理技術(shù)保證信息交換的安全；
[6] 該系統(tǒng)不僅能進(jìn)行模擬話(huà)音、數(shù)據(jù)和圖像（如指紋、面像）等信息的傳輸，還能通過(guò)移動(dòng)終端方便的訪(fǎng)問(wèn)公安信息網(wǎng)上的數(shù)據(jù)庫(kù)，成為公安信息網(wǎng)的延伸部分。

另外，通過(guò)與上層應(yīng)用系統(tǒng)軟件的配合，也可完成較周密的安全保密措施：包括訪(fǎng)問(wèn)授權(quán)、空中接口加密、二次密鑰分配、終端對(duì)終端的加密、密碼算法、密碼產(chǎn)生程序、密鑰驗(yàn)證、密鑰管理、安全管理、安全審計(jì)、抗否認(rèn)性、合法偵聽(tīng)機(jī)制等。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于已經(jīng)擁有自己專(zhuān)用的集群系統(tǒng)的公安部門(mén)來(lái)說(shuō)，由于存在費(fèi)用、實(shí)時(shí)性、信息保密等問(wèn)題，采用公共服務(wù)網(wǎng)進(jìn)行移動(dòng)數(shù)據(jù)查詢(xún)是不合適的。公安移動(dòng)數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用集群系統(tǒng)作為其無(wú)線(xiàn)通信手段。在數(shù)字集群和模擬集群中，數(shù)字集群無(wú)疑是未來(lái)的發(fā)展方向，但是目前將仍將以模擬集群為主。在模擬集群上利用信令信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸由于速率低（1200bps），數(shù)據(jù)包短而且且占用信令信道，限制了數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)種類(lèi)。上海正華提供的支持MAP27協(xié)議的DM196-MAP無(wú)線(xiàn)MODEM在350MHz模擬集群上實(shí)現(xiàn)了高速率（9600 bps）、高可靠性（信道速率根據(jù)信道質(zhì)量自適應(yīng)調(diào)整）、長(zhǎng)數(shù)據(jù)包（2Kbytes）的數(shù)據(jù)傳輸，支持多種數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)（照片、電子文檔及指紋等），成為實(shí)現(xiàn)公安移動(dòng)數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)目前性?xún)r(jià)比最高的解決方案。


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