无线接入点rap在无线电网络中的应用

无线接入点rap在无线电网络中的应用

1无线综合接入系统在国外，rap（无线接入点）综合访问系统被称为rap（无线接入点）。RAP的发展经历了战术电台从点到点通信，发展到系统集成，进化到通信网络的过程。同时，RAP的概念和应用也在不断地更新。国外战术通信常提到CNP（战斗网电台）、CNRI（战斗网电台接口），接着就此提出了RAP概念，在二十世纪六七十年代，外军纷纷进行地域通信网的研制规划，提出了战术电台通过RAP单路有线进入交换网络功能。当时外军著名的地域通信有法国RTTA系统、英国PRAMIGAN系统和美国TRI—TAC系统。通过地域通信网的研制，又引入了SCRA（单信道无线接入）的概念。实际上，SCRA是地域通信网的一个双工移动通信分系统，由于该发系统的车载中心台无多路无线信道管理，控制和无线信道分配通过节点交换机来实现的，因此，该发系统不能独立于地域通信网工作，而且移动用户是单个信道分别接入系统，因此取1名为SCRA。实际上，RAP的概念在更新，如德国研制的带有交换机的双工移动通信系统，把SCRA系统中的军载中心台称为RAP。RAP的进一步发展体现在法国STRA系统，它将6个单工战术电台（不同体制、不同工作频段）接入到无线信道控制箱，并通过数字交换机实现无线用户之间、无线用户与有线用户之间以及无线用户与其他通信网用户之间的互连互通。该系统有效地解决了军兵种之间协同通信、统一指挥、协同作战问题。二十世纪八十年代，美军SINCGARS（单信道地面与机载无线电系统）将4个VHF频段SINCGARS跳频电台通过天线合路器，共用一副天线，组成战术通信系统，其战术电台基站部分也称RAP，九十年代法国和意大利共同开发了SOTRIN地域通信系统，其中双工移动通信系统分系统称为SCRA，而SCRA中的车载中心称为RAP（无线接入点）。美军二十一世纪数字化部队又将RAP应用扩展，为士兵提供综合音、视频和数据业务，利用RAP将交换和多媒体的业务扩展到旅和连的作战中心。RAP也用于战术无线电网内和中继站，并通过HCTR（大容量干线无线电）将RAP和ATM交换机互联，在动中通时，将移动的IP用户接入到战术分组网络。无线综合接入系统不仅为战术通信、移动通信开辟了新的综合系统集成的途径，为多媒体延伸和应用到前沿阵地提供了技术实现的方法，也为各军兵种实现互连通，形成整体通信平台，提供综合应用创造条件（参见图1）。RAP研究背景如下：(1）战术电台长期以来一直以点对点通信为主，随着通信系统的发展，特别是野战地域网的开发和发展，迫切要求保留单工战斗网电台的体制，同时，要求单工战斗网的电台，通过单信道接口，进入地域通信网，与其他用户互连互通。单工战斗网电台常应用于前沿阵地，是野战条件极好的通信平台。地域通信网是为了适应现代战争的需求而产生的。单工战斗网电台的电台，通过单信道接口，进入地域通信网，与其他用户互连互通。单工战斗网电台常应用于前沿阵地，是野战条件极好的通信平台。地域通信网是为了适应现代战争的需求而产生的。单工战斗网电台与地域通信网用户互连互通，更符合战术综合应用的需求。我国研制的野战综合通信系统也同样具有上述的战术要求和同样的需求背景。(2）不同战术电台的互连互通一直是外军极为关心的难题，法国的STAR系统、俄罗斯多部战术电台组成通信中心，都是解决不同频段、不同工作模式战术电台互连互通的一种技术途径。(3)RAP也解决了多部同一类型的战术跳频电台自动无线接入的难题，典型例子是美国的SINCGARS系统。(4）长期以来，北约一直被盟国部队的战术电台及战术系统的互连互通、互操作性难题所困扰。NATO2000年后的战术通信系统的设计才真正认识到战术通信标准和联合顶层系统设计的必要性和重要性，才真正理解到RAP在战术通信系统中的作用和重要性。(5）二十一世纪的数字化战场通信为士兵提供综合话音、视频和数据业务的无线接入点（RAP），是RAP的发展方向，是陆军建造数字化部队的基础，它将支持旅级和前方地域用户的综合业务，它将提供本地交换和到ATM干线的网络入口能力，还直接支持动中通的用户，RAP本身在动中通的安全保密性。2国外的发展2.1scra子系统(1）二十一世纪七十年代末，法国开发了STAR系统，它是典型的无线接入系统。STAR系统由车载中心台和若干单工移动用户台和有线用户台组成。车载中心台可提供6个无线信道入口，允许HF、VHF、UHF不同频段、不同工作模式（如RM、AM、SSB、Cw）的6部单工移动用户台，通过无线信道控制器和CT-30数字交换机同时进入系统，实现无线用户之间、无线用户与有线用户之间、无线用户和其他通信网用户之间的互连互通。该系统当时没有考虑战术抗干扰电台进入系统问题。(2）八十年代，美国SINCGARS系统组成一个无线接入系统，它提供4个共用信道，其中一个无线信道用作战术电台建立链路初始化，其他3个信道自动分配给移动用户使用，该系统4个无线信道都工作在VHF频段，都采用S1NCGARS跳频电台，系统采用同步正交跳频组网方式工作。4部S1NCGARS电台通过天线台路器，共用一副天线。(3）九十年代，法国和意大利联合开发了SOTRIN地域通信系统。ALCATEL-TEIETTRA公司已实现了一个满足EUROCOM作战技术要求的单信道无线电接入（SCRA）子系统。在SOTRIN中，SCRA子系统以2个主要单元为基础，即移动用户电台接入点（RAP）和移动用户电台。RAP是车载中心台或称为基站，用于连接所有已入网用户和地区通信网（CAN）,RAP通过光纤、电缆或多信道无线电接力机连接到地区通信网的干线节点上。每个RAP都以电子对抗措施（ECCM）和加保密综合8个全双工VHF频段无线信道，其中1个信道为接入信道，7个信道为业务信道，其服务效率很高，一般为24个移动用户，业务密度为0.2，第一次试图接入相关基站的概率为95%，一定数量的固定有线用户也可连接到同一个RAP上。移动用户是外围站，通过移动用户可与网络其他固定或移动用户通信。网络中的任何固定或移动用户都可接通任何移动用户，反之亦然。移动和固定的用户之间的通信是通过RAP来实现的。移动用户台脱网后，两个移动中也可直接相互通信（不必占用RAP中的无线信道）。RAP可以独立工作，作为自主的通信中心，允许所有本地固定和移动用户之间的通信。(4)NATO2000年后的战术通信系统论述了北约2000年战术通信体系统构、发展目标和背景、部队的需求、传输体制、交换体制、接口及通信协议。值得借鉴的有如下几点：a)认识到战术通信互连互通的必要性和重要性。b)认识到通信规划、协调和标准化必须先行。c)军级指挥所及相关司令部、指挥所及支援分队作战中需要能互连的战术通信系统。d)作战需求：通信的多手段，以改善系统顽存性、环境适应性、技术发展性、变化中的需求、移动性和安全性。e)系统考虑到体系结构、并由局域分系统（LAS）、广域分系统（WAS）、移动分系统（MS）和系统管理与控制分系统（SMCS）组成。f)尤其是移动分系统（MS）,MS是为移动作战设计的，MS可作业务单个独立网络工作，或作为整个战术系统的一部分工作。MS能支持3种工作方式：战斗网无线电台（CNR）、移动电话（MT）和分组无线电（PR）。MS有两个组成部分，它们是多功能无线电台（MRR）和无线电接入点（RAP）,MRR将用户业务（话音、数据和图像业务）以及定位、导航和敌我识别综合到3种通信方式（CNR、MT和PR）中，RAP包括用于3个MRR通信方式的接口、小型ATM交换机和LAS电台。RAP可作为独立工作单元，也可连接到其它MS、LAS和WAS节点，通过一个合适网关，RAS还可以作为与外部无线电网连接的接口。(5）美陆军通信电子司信部（CECOM）的无线接入点（RAP）是一种装有传输和交换设备的高机动多用途轮式车（HMMWV），它是动中通的通信中心，是ATM与非ATM通信系统之间的网关，其宗旨是将宽带多媒体业务扩大并延伸到前沿阵地，并通过机载大容量干线无线电（HCTR）中继或能过光缆与商用ATM网互连。RAP是美军二十一世纪数字化部队的基础。RAP由中央控制器（CC）、IP路由选择系统、ISDNPBX、B-ISDN、ATM交换子系统以及无线子系统组成。a)中央控制器协调RAP各种功能，完成RAP网络启动、监视和故障寻查等网络管理功能。b)交换子系统由ISDN和ATM交换机组成。c)IP路由选择子系统由基于路由器、IP/ISDN网关和网络互联网控制器（INC）组成。d)无线子系统由战斗网电台（CNR）、增强型定位报告系统（EPLRS）、双工移动台、数字化电台系列、多频段多功能电台、个人通信系统（PCS）、数字视频设备和大容量干线无线电台（HCTR）组成。2.2数字使用系统(1）地域通信网：美军MSE、英军PTARMIGAN、法国RTTA，其单信道无线接入点均采用欧洲通信标准，话音编码体制和速率除法国RITA采用19.2kb/s速率外，均采用16kb/s增量调制CVSD体制。(2）法国STAR系统具有6个无线接入端口，使不同频段不同工作模式的6种战术电台能同时进入系统，系统采用了数字交换机。交换机话音编码体制为32kb/sCVSD，配备有中断群路端口，使该系统既能独立组网工作，又能使移动用户一次拨号，直接通过中继群端口与其它通信网连互通。（3）美国二十一世纪数字化部队RAP有下述几个特点（参见图2）:a)RAP是动中通的通信中心，是ATM与非ATM之间的网关。b)将宽带多媒体业务扩大延伸到旅和连的作战中心。c)向更高层次的通信网提供大容量干线无线电（HCTR）连接。远距离中继已考虑HCTR装载UAV（无人机）。e)提供路由选择，实现迂回路由通信功能。f)在动中通时，为移动的IP用户接入到分组无线电。g)RAP与局域网、广域网、国防网、公众电话网、分组数据网和LSDN互连形成整体战术通信平台。h)无线接入移动用户涉及面很广，有战斗网各种电台、双工移动台、定位报告系统的用户、个人通信系统的用户、蜂窝网的用户和视频用户。不管是窄带或宽带的无线用户都允许接入系统。3关键技术3.1相关网络技术1）网络体系结构研究涉及MP到战术INTERNET,RAP到RAP,RAP到干线及RAP到战术平台的连接，需考虑到战术网和战略网之间的透明连接性，与国家民用网连接灵活性。2）研究高动态变化通信网络拓扑技术，以适应网络的移动性。3）研究RAP与ISDN、局域网、广域网及其它网系互连技术。4）研究RAP窄带/宽带无线用户接入技术。5）网络管理和控制技术研究与无线综合接入系统体系结构相结合，统一设计。6)ATM交换体制与RAP接口技术研究。3.2tmg是rap的关键设备SINCGARS和EPLRS接入RAP通过两个途径：其一是通过互联网控制器（INC）进入以太网集中器和战术多网网关（TMG），再进入ATM交换机。其二是通过互联网控制器（INC）进入ISDN和LSDNPBX，再入远端接入服务器，由远端接入服务器连接以太网集中器，经TMG接入ATM交换机。对于EPLRS还可以通过TMG进入ISDNPBX，由ISDNPBX连接远端接入服务器和以太网信中器，再入TMG，进到ATM交换机。由上可见TMG是RAP的关键设备之一。TMG的技术难度在于利用商用技术并修改新的路由规程，如OSPFV2规程（OpenShortestPathFirst）。3.3基于ctr的视距无线电RAP将领带于大容量干线无线电（HCTR），通过宽带（45-155Mb/s）空中中继，转发到地面ATM交换机。HCTR是由目前窄带DS-1速率无线电发展起来的新一代视距干线无线电设备，其作用是RAP扩大通信覆盖区得以传输宽带多媒体业务，HCTR传输速率将由45Mb/s发展到155Mb/s。其技术难度在于改善误码率，采用频谱效率高的高阶调制，自适应波形管理和自适应动态均衡技术来保证无线中继链路不低于10-8误码率，防止ATM链路上过多的信元丢失。3.4动中通系统测试HCTR的相控阵天线是RAP部署时的重要部分，相控阵天线适用于动中通工作方式，天线阵的快速跟踪和全向天线应用，提高了接收信号电平，HCTR配合相控阵天线，才能使无线链路的可靠性达到99.9%。因此，相控阵天线是HCTR关链配套技术。3.5无线发射及无线系统有5种类型无线系统或设备要求无线接入：1）增强型定位报告系统（EPLRS)该系统具有定位和陆军数据分发功能，用户台是一个具有TDMA接入方式的数字电台，每个时隙都采用独立信编程和加密密钥。数据分发是采用时隙预约方式，因此，所建立的发射机和接收机之间的虚电路是惟一的，无双重性。2）单信道地面与机载无线电系统(SINCGARS)单信道地面与机载无线电系统SINCGARS战术电台为基础组成，其基站/车载中心台将提供4路共用信道，其中1路无线信道，作为链路连接，其他3路为自动分配的业务信道。3）多频段多功能电台（MBMMR)MBMMR是二十一世纪数字化部队拟开发的数字化电台，其工作频段为2～2000MHz，要求4个无线信道能同时工作，工作模式有FM、AM、SSB、CW、数字话、模拟话、数据、传真和图像综合业务。抗干扰体制为跳频方式，能兼容及HAVEQUICK电台。4）大容量干线无线电台大容量干线无线电台可提供1.5～45Mb/s的传输容量，采用自适应相控阵全方向性天线，适用于节点移动性。5）双工移动台3.6局域网和isndpri接口SINCGARS和EPLRS是通过INC与以太网互连，以太网通过网关和ISDNPRI连接PBX,PBX通过1SDNPRI（基本速率接口）连到适配器，由适配器串行接口入视距电台。上述互连关系属RAP范畸。3.7点、分布在局域网内、pbx接入RAP通过接口与局域网互连，局域网通过接口与ATM互连。局域网中交换功能可在ATM