『无中心电台』——就这么消失了

warning: 这篇文章距离上次修改已过65天,其中的内容可能已经有所变动。

给这篇博客取题,我想了很久

问题当然在前半截,主要是无中心电台(全称是900MHZ频段无中心多信道选址移动通信系统)这个名字,还有人记得吗?

甚至说,无中心电台?无中心对讲机?还是说900/903/915MHz频段无中心集群?

——并没有统一的名字。

前言

这是一个来得匆匆,也去得匆匆的系统,整体实现和原理与日本那边的『个人无线电』差不多(事实上94版标准就是依此制定的)*,其核心理念可以概括为:

  • 无中心(不依赖中继站和调度站等)
  • 自动协商语音信道
  • 实际信道采用『控制信道+语音信道』的划分方式
  • 电台可以手动输入逻辑组号,实现组呼
  • 由行政部门统一分配电台识别码并写入到设备中

它的设计理念是好的,但是就这么消失在了国内对讲机发展的历史长河中。兴许部分地方还有保留这个900M无中心电台,但是在公众通讯范围内,这个词已经消失得一点痕迹都没有了。

到互联网上查询,很多能查到的资料(包括期刊)抛开重复总结的不算,都似乎都定格在了2012年之前,此后便鲜有问讯。根据当时的设想是,150/450MHz频段的对讲机频段已经很拥挤,因此需要往更高频率上发展,并尝试通过『尽可能复用信道』的方式来节省占用。于此,900m无中心电台应运而生,也因此出现了相应的国家标准:GB-15160-94(下称94版国标)和GB/T-15160-2007(下称07版国标)

很老实说一句,笔者认为这个东西基本上就是『工地对讲机』的完美解决方案:功率足够,设置简单,900MHz段在建筑物中穿透力足够强,易于管理。而且以工地的话务量而言,是完全没有问题的,笔者已经见过很多工地,用一个Simplex信道搞定了全工地的通话!

info:为什么要拒绝『工地对讲机』

在中国大陆,这是一个很悲哀的现实:因为无线电管理部门只规定了一种公众对讲机(409.750-409.9875MHz,0.5W,天线不可拆卸)可以免执照使用,再加上人们对于对讲机的认识不足,不知道使用对讲机其实是需要办理电台执照的,因此就会出现有些部门和个人『随便买一组大功率对讲机来用』的情况,这个情况多见于工地/酒店/宾馆/夜总会/车友会等场合,此处统称为工地对讲机)
另外,对讲机卖家对于频率划分的认识不足,认为400-470都是『公用』频段,因此就在这个频率范围内任意乱写频。这个现象的重灾区是70cm业余段(430-440MHz,无线电定位和无线电测定是主要业务,业余业务是次要业务,并不会批给商业对讲机使用),以及457-467MHz范围(美国FRS免执照机器是462,一堆铁路退役双工器是457/467),因此工地对讲机干扰铁路调度,干扰业余电台的情况时有发生,网上就有很多类似的例子,此处不再赘述了。
这种行为本质上是违法的,违反了《中华人民共和国无线电管理条例》第七十条规定:

第七十条 违反本条例规定,未经许可擅自使用无线电频率,或者擅自设置、使用无线电台(站)的,由无线电管理机构责令改正,没收从事违法活动的设备和违法所得,可以并处5万元以下的罚款;拒不改正的,并处5万元以上20万元以下的罚款;擅自设置、使用无线电台(站)从事诈骗等违法活动,尚不构成犯罪的,并处20万元以上50万元以下的罚款

所以嘛,合法使用对讲机,人人有责

94版国标和07版国标


上文提到过,94国标参考了当时日本的个人无线电标准,从标准原文也看得出来这一点。因为94版国标已废止,此处仅摘录一些关键内容:

  • 频率划分:903.0375~904.9875MHz,915.0125-916.9875MHz,430.0375~431.9875MHz
  • 信道划分:1数字控制信道+79模拟通话信道(或者交错分布157个通话信道)
  • 电话号码:台号,网号(80信道机器还有组号和群号),五位十进制号码,由无线电管理部门指定
  • 电台识别码:一位英文用于识别省(自治区直辖市,下同)+台号
  • 发射功率:额定5W,低功率1W,小区模式(158信道模式下)200mW

在2003年左右,有关部门对于这个规定进行了修订,推出了07版国标(注意,是推荐性标准),最大的变更就是在频率中废除了430频段和903频段,仅保留915频段;不再允许接入有线网;电台发射功率的一些调整,等等。

在下文当中,提到国标,统一指的是07版国标。

技术细节

小总结

无中心电台的技术细节分散在标准中,如果统一列出的话就是:

  • 必须有特殊措施方式机器被打开和ROM被取出(因为电台呼号什么的都在里面)。根据设计图来看这玩意在有些文献里被翻译或者称呼为卡带也是有道理的,因为就是用一个小芯片塞进去机器里,确实挺类似SIM卡
    图源:94版国标图源:94版国标

    图源:94版国标图源:94版国标

    图源:94版国标图源:94版国标
  • 频率:915.0125-916.9875MHz。其中,915.0125为控制信道,信道间隔固定为25KHz,其余的为语音信道
  • 语音信道编号:交错方式,也就是1,81,2,82.....79,158,80
  • 功率:一般来说小于5W,手持台可以小于3W
  • 语音信道间隔:25K/12.5K
  • 信道占用限制:5分钟(158信道模式下,占用率大于75%时自动降低到3分钟)。这个通话时间不是指按下PTT的时间,而是在电台上发起呼叫之后到电台自动拆线的限时。到时间之后,电台自动发送拆线信令并停止发话,需要用户手动按重拨键重拨对方号码
  • 电台识别码格式:AABCCCCC,AA为省份编码,B是省内区域码(取值0-F),CCCCC为五位数字,用于识别具体的电台。
  • 非语音业务:可以以1.2/2.4Kbps的速率传输数据包
  • 防止信道冲突:『无三阶互调组』判别法
  • 信令格式:MFSK(最小频移键控)以1200速率传输的NRZ编码,传号频率1200,空号频率1800,详细格式在截图中:
    截图源自07版国标截图源自07版国标
info:注意(07版国标)

  1. 此处的被呼地址码不是电台识别码,而是用户自定义的一个五位数的号码,可以理解为电话号码
  2. 建立呼叫之后,为了减少对控制信道的占用,信令改到通话信道发送
  3. 指配的电台呼号需要经过编码之后,连同发射限时和厂商等信息,一同编码到『呼叫编号』这48个位里面。假设一个电台呼号DD112345,厂商代码1,通话时间限制5分钟,编码之后的信息就是:
D D 1 1 2 3 4 5 (1 F 保留 保留)
1101 1101 0001 0001 0010 0011 0100 0101 0001 1111 0000 0000
  • 通话方式:单呼,组呼
    info:
    单呼和组呼模式下,除了传输的信令内容不同之外,被叫方的反应也不相同

    单呼模式下,被叫方电台会在控制信道上用特定格式回复『回铃信令』,然后播放振铃声音,提醒用户有呼叫

    组呼模式下,被叫方电台(们,因为组呼不止一台)不应答回铃信令(也不可能应答,毕竟一群电台同时回答,都撞车了,发送方也收不到),直接播放振铃声音。

    单呼组呼的一个例子是,日本那边的个人无线电衍生出来一个玩法:在组呼模式下把呼叫号码设置为27144后发起呼叫,有概率能够呼叫到同好(毕竟大家都在守听27144)。27144这个数字来源于日本8频道的27MHz的CB对讲机的8号频道(常常作为呼叫频道使用),频率正好就是27.144MHz。

如何提高呼通率

细心的朋友可能已经发现了一个问题:无中心电台是在157(针对158信道系统而言)个信道上选信道进行通话的,如果每台机器都是随机选择信道的话,信道冲突的概率并不在小,也就是俗称的串台。除此之外还有一个情况就是,比如:

  1. A台和B台在某个信道上建立了通话,然后暂时搁置
  2. 电台C(假设)并不知情,同样是选到了同一个信道
  3. 经过载波检测,并没有电台占用,于是C电台在控制信道上呼叫对方
  4. ???

在第四步就出现了问题,原标准中并没有提到这个情况怎么办(默认做法是,收到控制信令的电台会全部切换到新的空闲信道继续通信),可能是因为07国标中规定了可以通过呼叫信令表的建立(下面会提到)来规避这个问题。但是很显然,如果不做任何规避的话,AB和CD就串台了,塔吊司机就收到了送到三号客房的果盘。

对于普通的对讲机而言,就不存在这个问题,因为都是人工指定频率的,可以根据实际情况动态调整信道。同样的,对于『有中心电台』而言,也不会出现这个情况,因为中心台(调度台,一般就和中继台做在一起了,就是平常说的集群电台)是实时了解信道情况和集中分配信道的,因此也可以避免冲突。

但是无中心电台就存在这个问题了,如果没有某种方法让大家约定俗成去计算目标信道的话,轻则不能通话,重则一直串台。我们说无中心电台可以用158个频道供3000多台电台进行组网通话,其前提也是在此:需要防止信道冲突,以及更加高效地分配信道

无中心电台,笔者的愚见是,核心部分几乎每一个组件都是为了『信道防冲突』这个目标而安装上去的,老实说,笔者感觉这就是无中心电台的技术含量所在,看完07版国标之后,笔者属实被惊叹到了。

下文按照顺序分别讲述。当然,由于编写匆忙,如果有解释不清楚之处,还请读者多多见谅并批评指正。

机上RTC

是的,从07国标文件可以推断出来,无中心电台必定是板载了一个RTC(实时时钟),其原因后面再提。
有趣的是,94版国标中似乎并没有找到类似的规定,因此有理由怀疑是07版国标才加进来的。

呼叫状态表

对于普通的集群电台而言,这个状态表是存在于中心电台中的,因此中心台可以很正常地去分配信道。而无中心电台就没有这个条件了。07国标提出了一个很有趣的点:让每个电台自己维护一份状态表。

图源:GB/T 15160-2007 附录E图源:GB/T 15160-2007 附录E

我们知道,所有电台都共用一个控制信道,且待机情况下也会守在这个控制信道上。呼叫状态表就是让机器连续守候这个信道,然后把收到的信号解码出来,存到机器里,作为对当前周边地区无中心电台使用情况的监听。在下次发起呼叫之前,就可以作为信道选择的依据(比如,如果刚刚听到有电台在这个信道上建立通联了,那么就没必要选这个信道了)

前面提到的机上RTC就是用在这里的,在呼叫状态表里面也写入了当前时间,以便判断条目是否过期,以及更方便对呼叫状态的判定。

具体这个是如何决定信道选择的,因篇幅原因就不在这里介绍了,有兴趣的可以自行查询07版国标,有详细说明(甚至可能有点太详细了....)

无三阶互调判别法

在无线电系统中,三阶互调是一个客观存在的问题,其表现为两个信号在一个线性系统中,由于非线性因素存在,使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍(混频)后,产生了寄生信号。细心的读者可能已经想到了,三阶互调的存在可能让系统误判信道忙,从而降低了信道利用率。此外,如果三阶互调产物信号足够强,有可能会让某个信道完全无法使用,如果系统还分配这个信道的话,那么通话效果必定是不好的

为了解决这个问题,从94国标开始就一直建议使用无三阶互调判别法来识别可用信道。同样的,篇幅原因无法全文摘取,但是要点如下:

  1. 把频道分成10个无三阶互调组,让这些组内的信道之间互相不会被三阶互调产物干扰到
  2. 10个组再排列成两张表,让电台随机选一张
  3. 随机(一般是取RTC的时间作为种子)从某个序号开始搜索信道,检查信道是否忙,并大致计算当地话务量
  4. 计算话务量时,按照『多少个忙信道后才有一个可用信道』来计算占用率,进而确定单次通话限时(话务量大时,单次通话限时自动从5分钟降低到3分钟)

无名的衰落

谈完了技术,现在来谈感情

正如前文所说,这玩意其实优点并不在小,但是却无声无息地消失在了市场上。笔者经常和人开玩笑说,如果现在还能买到这样的机器,拿到无管(无线电管理部门)去,按规定人家还得给你划分电台号码,不过更有可能的是无管自己都不知道这个是什么机器,也找不到写入ROM的设备了

至于为什么会衰落,笔者能想到以下几个原因,也不确定是不是如此,各位不妨留言探讨一下:

劣币驱逐良币

考虑这么一个情景,除开HAM们用业余电台进行通信之外,还能用到对讲机的地方一般会是什么?

  1. 公安武警消防救援,等专业部门
  2. 商场/酒店/宾馆/工地/保安,等需要成员沟通的企事业组织
  3. 家人出游互相联系,楼上楼下呼叫,运动会起点终点,等个人/小组织的临时短时间使用场景

这就发生了一件很有趣的事情,如果按照理想的规划是,对应的话务量可以使用的设备有:

  1. 专业集群电台(比如以前的模拟集群:公安150/350MHz,800MHz,协议一般都是MPT1327),现在的数字集群:350公安PDT,370应急专网,800MHz-TETRA,1.4/1.8G电力专网也勉强算一个)
  2. 无中心电台(组呼方式工作,无管给一个组织,比如工地,批一个组号,每个机器再批一个台号)
  3. 409MHz公众对讲机(409.750 - 409.9875MHz共20个频道,0.5W)

但是,实际上却是什么情况呢?

  1. 专业集群电台
  2. 不知道哪里的来的买来就用的对讲机
  3. 不知道哪里的来的买来就用的对讲机

是的,你没看错。其实文章开头也提到过了,很多人都会随便在网上买来一堆对讲机就开始用,频率自然也是五花八门,落在435-438之间的业余卫星频段已经是家常便饭了,落在450-470和410-420的也不少见。人们并不知道用对讲机是需要办理证件的这回事,再加上无管确实是管不过来,这就给人一种『对讲机可以随便用的错觉』

info:注意:关于公网对讲机
本文全部所说的对讲机,并不包括公网对讲机(也就是俗称的插卡对讲机,全国对讲机,4G对讲机,五千公里对讲机)。这种机器本质上只是一个预先插好卡的功能机,或者说一个有实体发话按钮的微信语音,其正常工作依赖手机基站以及网络对讲平台。

如果这些机器的平台跑路了/到没有基站信号的地方/卡欠费了/账号欠费了/运营商锁卡了,而又无法刷机的话,恭喜你,这就是一块砖头

如果有哪些救援队配备了这种对讲机的话,我只能说,泥菩萨过河,自身难保咯.....

这就导致了劣币驱逐良币的情况。对于专业部门而言,自然会走正规渠道办理专业电台。但是对于一般的公众场合(也就是上文的情况2和情况3),大家都随便用,那么正规的(即使只需要简单申请)的无中心电台自然也会被视为『麻烦,且受限』

话务承载量的不上不下

上文列举的几个会用到对讲机的地方,并不是乱排序的,而是按照实际话务量的逐渐递减而降序排列。

然后又是一个但是了:这个话务量并不是严格定义的,而且一般情况下非常宽松。
举个例子,考虑以下两个情景:

  • 这两天时间,学校开校运会了,为了起点终点沟通,学校置办了800MHz TETRA集群电台,安装了大功率中继台,一个志愿者一台集群手台
  • 消防部门,和公安部门,你用409的一频道,我用二频道,井水不犯河水

很容易发现这两个情景非常的不合理,前者小题大作,后者大题小作,都有一种『蝴蝶在花丛中翱翔』的美

但是,请看这些场景:

  • 整个工地驻扎在这里数个月甚至一两年,但是分成数个小工地,你用一频道我用二频道,下面是指挥上面是塔吊,指挥说上就上,指挥说下就下
  • 酒店大堂一台对讲机,清洁工一台对讲机。来客人了,大堂叫清洁工收拾一下客房

这两个场景的话务量其实很微妙:按道理来说,这些场合的话务量远比家庭或者运动会要大,毕竟吊车上上下下,酒店随时有人来入住。但问题在于,这些场合的话务量虽然大,但是依然有两个特点:话务不重合或重合度低

什么意思?比如说我酒店前台有两个服务员,同时可以给两个客人开房,那么对讲机两个频道(或者一个频道,你叫完再到我叫)就可以了,压根不需要什么『157个话务信道动态切换』的玩意(即使是说这157个信道是一定范围内共用的,但是即使打完对折再打对折再打对折,你一个酒店前台也不会有15名服务员罢)。

类似的是,工地上虽然有很多分区在同时开工,看似无中心对讲机很适合,动态信道分配嘛。但是问题来了,我随便买一个对讲机都能实现我的需求,何必花大价钱去买这个无中心对讲机呢?

神奇的死循环

大价钱。但是为什么?

无中心对讲机工作在900MHz,而且其输出功率较大(5W,比GSM手机还要大),这就对射频器件有较高的要求。此外,机器内部还要安装相对高性能的单片机和RTC什么的,来实现上面提到的所有功能(别忘了,这些都是要占用算力的)。末了,机器在闲置的时候还要不停的预备解码控制信道的信令,来编制呼叫状态表,算力,存储,耗电量,这三个压成本的地方他是沾了个遍。

这三个东西,现在可能没什么,但是在世纪初那段时间里是很占大头的。尤其是单片机成本也居高不下,进而带动整机成本居高不下。成本高买的人少,买的人少厂家少生产,厂家少生产导致出货少,出货少导致没得选,没得选导致没人买,没人买导致厂家少生产.....你看,完美的死循环

info:根据资料来看,当时为数不多能生产全套设备的只有深圳三威电子。但是现在已经找不到这个厂家的信息了,而原厂家也已经在2018年左右(最迟不过2022年)注销

电台改制

上文一直反复提到的两点是,94版国标和07版国标。你看,即使是本文里面都得区分的这么清楚,以及反反复复解释这两个词,对于一般的用户和厂家而言,其实更绕了。

电台改制影响最大的还是频率范围,为了给900M手机系统让路,原来903M频段咔嚓一声被砍了(当然,连带着430M的也咔嚓一声被砍了),全部机器都要改到915M。且不论保有的机器没办法改,到07版国标发出来的时候,实际还生产这种机器的厂家已经寥寥无几了,因此,去改成新频率的动力其实并不大,更多也只是应付一下政策罢了。

不够大力的『大力宣传』

上文为什么会出现人们以为对讲机买来就能用的情况?说白了还是相关的宣传不足,你看409公众对讲机,堂堂正正的合法机,技术也没有问题,但是因为宣传不足,很多人都不知道有这个东西的存在,更何谈去使用呢?

再说,电台改制之后,当时已经是400M对讲机比较发达的年代了,更加没有人会去选择900M的机器,毕竟正在使用的机器成本怎么办?你出啊?

不是咱这里的:非法无中心电台高发

这个现象是日本那边的,因为94版国标无中心对讲机就是参照日标个人无线电造出来的,因此顺便提一嘴了。

日本那边也是这样,申请一个呼叫号码写进ROM里面,然后把ROM插入机器里,确保无法用一般的工具移除,来保证每一部电台都可以被识别到。

问题在于,人的创造力是无穷的,而无中心电台这玩意是完全依赖机器自觉的。因此,那边就有很多人拆开机器换ROM,比如取消掉发射时间限制,比如改掉呼号,比如关掉组呼单呼限制,甚至到了后期,还有直接改写机器程序,让他可以强制固定在某个信道上发射。搞定这些之后,还可以顺带给机器后级接一个900M功放,让原来的五瓦变成二三十瓦,五六十瓦甚至上百瓦,主打一个带劲儿。

这样各种各样的骚操作所带来的直接后果,就是在电台使用高密度的地方干扰频发:塔吊司机收到了三号客房的果盘,三号客房收到了工地指挥部的两袋水泥,换做是你你会愿意吗?

写在最后

我依然坚持的一个观点是,无中心电台是一个生错了年代的东西。你可以说他生的太早了,没有碰上电子元器件大幅度降价的年代;你也可以说他生的太晚了,已经被400M对讲机抢了局。

但不管怎么样都好,他虽然值得我们去怀念,但是毕竟还是存在那么一点问题的,也正是这样的问题,叠加在一起,让他成为了绝唱。

只是,绝唱依然有可能有人听,但是无中心电台还会有人去选择吗?

可能只剩下我们这群闲着没事干的无线电爱好者了。

(全文完)

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最后修改于:2023年12月30日 18:06

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