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LTE 宽带集群通信技术发展及应用

2015-3-10 14:26| 发布者: dzly| 查看: 535| 评论: 0|原作者: 王晓曼① 刘洋②甄义②刘会杰

摘要: LTE 技术在宽带数字集群通信中的应用,已经成为通信领域的研究热点。本文结合集群通信系统发展需求和现状,分析了 LTE 宽带集群技术面临的挑战,阐述了解决关键技术的方法。
  0 引言
  集群通信系统是一种高级的移动通信系统,它较好地适应了集团指挥调度和专业通信的实际需求,符合现代通信行业的未来发展方向。
  1 集群通信系统的现状和发展趋势
  目前,我国应用最广泛的数字集群技术是TETRA,iDEN,GT800和GoTa 四种。iDEN 系统是摩托罗拉公司最新推出的集数字话音传输为一体的综合数字集群通信系统,采用TDMA 技术,使得在25kHz 信道上可以同时传送6 路数字话务,并可动态分配带宽。TETRA 采用欧洲电信
  标淮协会(ETSI)制定的多功能数字集群无线电标准,提供多种附加业务,其中大部分为TETRA 所独有。系统具有兼容性好、开放性好、频谱利用率高和保密功能强等优点,是目前国际上较为先进、参与生产厂商较多的数字集群标准。
  通过分析和研究集群通信系统的发展过程可知,目前集群通信系统的发展严重滞后于公众移动通信系统的发展,同时其技术链条和创新机制仍有待进一步改进和完善。当前,市面上使用范围较广的集群通信系统主要为窄带数字集群通信系统,技术含量较低,服务范围有限。以TETRA 系统的最新演进TEDS (TETRA Enhanced DataService,TETRA 增强数据业务)为例,在最理想情况下也仅能支持518kbps 的峰值传输速率。
  随着信息化与工业化融合的不断深入,能源、交通运输、现代农业、公共安全等重点行业已经充分认识到信息化改造对促进传统工业生产方式变革、产业结构优化,提升生产效率和经济效益等方面的重要性。结合行业安全生产、经营管理、应急处置等功能的专用通信系统将成为专网下一步发展的重中之重。
  随着行业信息化趋势的不断增强,人们对行业专用无线网络通信的要求也随之提高,人们一方面希望借助大数据传输和高宽带实现高效办公和内部管理;另一方面还要求实现语音集群、宽带数据河北视屏应用的一体化,提高无线网络通信系统的专业化和智能化,提高系统容量。基于TD-LTE 技术发展宽带多媒体数字集群可以在现有的网络条件下,将网络、专业语音终端、数据和高清视频有机融合起来,以便更好地提升系统服务能力。TD-LTE 技术作为当前通信行业的一种国际化发展趋势,实现了大宽带和高频谱配置的发展要求,有效地提升了网络运行效率和单个基站的效率。同时,该技术还采用了由NodeB 构成的单层结构,大大简化了网络设计程序,降低了延迟。
  目前,我国正式启动了基于TD-LTE 的政务网试验,旨在提升政府部门的集群通信效率,实现高效率的电子政务服务。政务实验网采用行业申请或城市申请的方式进行,由无线电管理局统一进行频率授权,并明确了其使用地区和期限。其中,获得1.4GHz 试验频段授权的城市为北京、上海、南京、天津。此后,各地陆续开始网络建设,并取得了一定的建设成效。另外,石油、电力、航运、港口等行业也积极开展TD-LTE 专网宽带数字集群通信系统建设,有效地提升了行业通信的信息化水平。
  2 LTE 技术的应用
  2.1 TD-LTE 技术特性满足行业发展需求TD-LTE
  技术是3GPP 大力发展的新一代宽带无线通信技术,属于国际4G 标准。它以OFDM 和MIMO 技术作为其无线网络演进标准,实现了信息的高速率传输和接受,它能够在20M 频谱带宽下达到100Mbps 和上行50Mbps 的峰值传输速率;LTE 系统采用全IP 网络架构,网络结构扁平化,有效的缩短了控制面和用户面时延;LTE 系统的下行频谱效率为5bits/Hz,上行频谱效率为2.5bits/Hz,相比3G 系统提高了近2-4 倍。
  2.2 TD-LTE 产业基础为行业应用提供可靠保障TDLTE
  及时是我国自主创新的TD-SCDMA 的演进技术,是未来宽带移动通信的主流标准之一。相比与传统的通信系统,TD-LTE 宽带集群通信系统的传输性能和抗干扰性都得到了很大地提升,它具有大宽带、高速度、高频谱利用率、大信道容量等优势,较好地满足了现代集群通信网络在容量、带宽、传输速率和频谱利用率等方面的需求,而且在系统研发的自主性方面具有其他宽带通信技术不可比拟的优势。随着现代社会经济的不断发展,TD-LTE 公网产业链的构建和运行模式将不断演化和完善,并朝着低成本方向发展,其产品性能的提升和价格下降必将推动各个传统和现代行业的发展壮大,并为其未来发展提供强有力的网络通信支持。
  2.3 TD-LTE 有利于提升国家、行业信息安全在知识
  产权保护上,TD-LTE 将有效地推动产权保护方式方法的创新,提升其产权保护效果,有利于国家整体战略安全和行业信息安全的保障与维护。
  综上所述,基于TD-LTE 的宽带数字集群通信系统的产生和发展必将改善传统和现代行业的发展面貌,提升产业价值和经济效益。一方面TD-LTE 的技术凭借其优势推动了各个行业的发展,并为其提供各种最新最全的信息技术服务;另一方面现代行业的发展也有效地带动了TD-LTE终端、仪表、配件服务、网络、芯片等环节的高效全面发展。
  3 LTE 宽带集群关键技术
  ①现有的低频段频率资源已非常紧张,而对小范围的组网,TD-LTE 相对于窄带集群系统,需要比较大的频率带宽。而且对于增加覆盖范围来说,1GHz(700MHz,350MHz,400MHz 频段)以下为优质频段。低频段比高频段在覆盖上有着无可比拟的优势,采用低频段,覆盖同样的地区,可以大大减少基站数量,降低系统建网成本。对于集群系统来说,其特点为用户数较少,且投入后较难收回投资,因此对成本要求较高,要求能尽量增大覆盖范围。②对于集群系统来说,不可能像公网那样有良好的覆盖,需要保证通话的及时性、低时延、安全性。在行进中,集群系统未架设时,需要有脱网直通功能。并且需要与原有MPT1327、TETRA 系统实现互连互通。③集群终端进入宽带化后,其视频,数据传输等功能要比窄带集群消耗更大的电量。为了更好的利用现有装备的窄带集群系统,降低部署成本,需要解决终端内的窄带和宽带的兼容性问题。
  解决这个问题的方法是研制双模双待或双模单待的终端,当终端处于窄带集群系统覆盖之下时,可以转到窄带模式工作,将宽带模块挂起以降低功耗。当终端处于宽带集群系统覆盖之下时,可以转到宽带模式工作,将窄带模块挂起以降低功耗。如果终端同时处于窄带和宽带集群系统覆盖之下时,可以根据业务需要在宽带和窄带工作模式之间进行切换。
  4 总结
  随着信息时代的到来,全球无线装网也开始向宽带方向发展。在此背景下,LTE 以其技术优势受到了各个行业的青睐,并逐步达成产业共识。目前,我国已在北京、天津、上海等城市陆续开展TD-LTE 政务网试验,并制定了专门的行业技术标准。但目前LTE 宽带集群通信技术仍处于不断发展完善中,需要产业界的共同努力与合作。
  参考文献:
  [1]陈园.基于LTE 的宽带集群系统演进路线及关键技术研究
  [J].电信科学,2012,11:32-36.
  [2]吴建华.LTE 无线宽带集群方案研究[J].中国新通信,2014,20:21.
  [3]王仑.LTE 宽带集群专网的行业应用[J].移动通信,2014,01:54-55.
    

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