淮河水利委員會通信總站 | 秦超杰

LTE是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP制定的UMTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)，于2004年12月在3GPP多倫多會議上正式立項并啟動。LTE系統(tǒng)引入了OFDM和多天線MIMO等關(guān)鍵傳輸技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，并支持多種帶寬分配，頻譜分配更加靈活，系統(tǒng)容量和覆蓋顯著提升。TD-LTE采用了TD-SCDMA的技術(shù)和設(shè)計理念，無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加扁平化，增強(qiáng)了空中接口的傳輸能力，減小了系統(tǒng)時延，降低了建網(wǎng)成本和維護(hù)成本。隨著技術(shù)的不斷完善，TD-LTE一定會得到各主流通信設(shè)備商和運(yùn)營商的廣泛關(guān)注，并逐步實現(xiàn)在水利、電力、氣象等行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。

TD-LTE的技術(shù)特點(diǎn)

采用OFDM和MIMO技術(shù)

TD-LTE采用了更適合寬帶系統(tǒng)的OFDM技術(shù)，結(jié)合MIMO多天線和快速分組調(diào)度等先進(jìn)的設(shè)計，實現(xiàn)了更高的峰值通信速率，同時能夠提供比3G HSPA提高2～3倍以上的頻譜利用效率。在采用下行2天線/上行1天線、20MHz的系統(tǒng)帶寬和3:1的下行與上行時隙比例配置的情況下，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的下行峰值速率可以達(dá)到110Mbit/s，上行峰值速率達(dá)到30Mbit/s。

靈活的系統(tǒng)帶寬和載波聚合

TD-LTE支持1.4/3/5/10/15/20MHz總共6種不同的系統(tǒng)帶寬選項，更為先進(jìn)的TD-LTEAdvanced通過載波聚合技術(shù)，可以支持以上6種帶寬選項的不同組合，包括連續(xù)或者非連續(xù)頻率資源的組合使用，最大可以達(dá)到100MHz的系統(tǒng)帶寬，充分滿足各種頻率資源場景和網(wǎng)絡(luò)部署帶寬的需求。

簡化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和智能化的網(wǎng)絡(luò)管理

TD-LTE取消了RNC節(jié)點(diǎn)，采用扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和更加簡化的系統(tǒng)協(xié)議設(shè)計，利用SON技術(shù)，實現(xiàn)智能化的網(wǎng)絡(luò)管理，有效降低了網(wǎng)絡(luò)成本。

動態(tài)的分組調(diào)度技術(shù)

TD-LTE簡化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降低了傳輸時延，促進(jìn)了動態(tài)資源調(diào)度技術(shù)的應(yīng)用。在空中接口的技術(shù)設(shè)計中，TD-LTE采用完全基于分組交換的資源分配方式，根據(jù)用戶的情況，能快速地進(jìn)行最優(yōu)的資源分配，為各種實時業(yè)務(wù)提供QoS保證的同時，也有效保證了系統(tǒng)資源的利用效率。

靈活的上下行時隙比例配置

上下行時隙比例的靈活配置是TDD技術(shù)的一個重要特點(diǎn)，TD-LTE支持7種不同的上下行時隙比例配置，包括下行多數(shù)的9:1到上行多數(shù)的2:3，可以根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)中上下行業(yè)務(wù)量不同的需求情況進(jìn)行相應(yīng)的選擇，滿足不同的規(guī)劃需求，增加TD-LTE網(wǎng)絡(luò)上下行業(yè)務(wù)量配置的靈活性。

基于信道互易性的智能天線技術(shù)

TDD信道的互易性為智能天線技術(shù)的應(yīng)用提供了便利，TD-LTE延續(xù)TD-SCDMA的智能天線技術(shù)并進(jìn)行了擴(kuò)展，進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能，尤其是網(wǎng)絡(luò)邊緣用戶的通信性能。

基于TD-LTE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

LTE技術(shù)中的傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)只是網(wǎng)絡(luò)給終端用戶提供的服務(wù)之一，其關(guān)鍵的設(shè)計目標(biāo)是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)完全基于分組交換，不再采用3G網(wǎng)絡(luò)中的雙核心結(jié)構(gòu)，而是讓分組核心網(wǎng)（MSC/VLR）成為管理UE移動性和處理信令的惟一核心網(wǎng)，實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)通過IP多媒體系統(tǒng)（IMS）服務(wù)終端用戶。

在具體的行業(yè)應(yīng)用中，基于TD-LTE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)由指揮調(diào)度平臺、核心網(wǎng)、基站、應(yīng)用終端四部分組成。

指揮調(diào)度應(yīng)用平臺是寬帶無線多媒體集群系統(tǒng)的調(diào)度控制中心，負(fù)責(zé)集群協(xié)調(diào)調(diào)度、呼叫控制、用戶調(diào)度、應(yīng)用擴(kuò)展等功能，同時為用戶提供調(diào)度操作界面。指揮調(diào)度應(yīng)用平臺的主要網(wǎng)元，包括調(diào)度臺(DC)、錄音/錄像服務(wù)器(ReS)、安全服務(wù)器(SeS)和各種應(yīng)用服務(wù)器(ApS)等。

核心網(wǎng)EPC主要負(fù)責(zé)UE的網(wǎng)絡(luò)側(cè)移動性管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一交換控制和傳送，具有移動性管理功能，包括移動性管理實體（MME）、網(wǎng)關(guān)x-GW以及策略控制與計費(fèi)規(guī)則實體PCRF。MME基本功能包括負(fù)責(zé)用戶接入控制、非接入層（NAS）信令處理、用戶移動性管理、網(wǎng)絡(luò)管理、x-GW選擇控制、業(yè)務(wù)承載的核心網(wǎng)側(cè)資源控制、鑒權(quán)過程管理等功能的處理。同時，處理來自交換控制中心（SCC）的集群控制信令并進(jìn)行集群業(yè)務(wù)承載管理，與RDS交互獲取集群信息，控制eNodeB與UE間建立集群業(yè)務(wù)承載空口上行數(shù)據(jù)鏈路的分配與釋放等。

基站eNodeB為寬帶無線多媒體集群系統(tǒng)中的接入網(wǎng)設(shè)備，主要負(fù)責(zé)無線信號的發(fā)送和接收、空口無線資源管理和接入網(wǎng)側(cè)移動性管理，可采用模塊化、可配置、可裁剪的統(tǒng)一硬件架構(gòu)平臺，實現(xiàn)設(shè)備的即插即用。

應(yīng)用終端包括手持單兵終端、頭盔單兵終端、多功能車載臺、無線高清攝像頭、無線專業(yè)攝像機(jī)、CPE、上網(wǎng)卡等，實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的傳輸。

水利防汛的應(yīng)用展望

實踐證明，大帶寬的無線傳輸系統(tǒng)在水庫、行蓄洪區(qū)及偏遠(yuǎn)水利樞紐防汛調(diào)度中的作用非常明顯。水利行業(yè)的特殊性和新形勢下水利工作的特點(diǎn)，對通信標(biāo)準(zhǔn)和體制提出了更高的要求。

多媒體數(shù)字集群

TD-LTE擁有高速率、大帶寬的優(yōu)勢，具有更大的信道容量、更高的頻譜利用率、更強(qiáng)的抗干擾能力和更好的傳輸性能，與數(shù)字集群技術(shù)相結(jié)合，可開發(fā)出集語音、數(shù)據(jù)、視頻為一體的新一代寬帶多媒體數(shù)字集群系統(tǒng)。

寬帶接入

基于TD-LTE技術(shù)新一代通信網(wǎng)可以為各類終端用戶提供上行50Mbit/s、下行100Mbit/s無線寬帶接入，非常適合防汛調(diào)度和重點(diǎn)閘壩的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視。

指揮調(diào)度

在防汛抗旱、搶險救災(zāi)方面，需要可靠的無線通信系統(tǒng)提供完備的調(diào)度控制功能，并支持語音集群、視頻集群等多媒體集群，可實現(xiàn)大規(guī)模指揮調(diào)度。與水利行業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)緊密連接，提供實時數(shù)據(jù)，以便防汛指揮部門迅速決策。

無線數(shù)據(jù)采集及控制

數(shù)據(jù)采集類的終端可提供及時、穩(wěn)定的水情、工情信息，可廣泛應(yīng)用于水文報訊、閘壩安全檢測等工程管理，接入模塊可通過串口、網(wǎng)口、Wi-Fi等接口與數(shù)據(jù)采集終端（或控制終端）連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制。

移動視頻監(jiān)控

TD-LTE技術(shù)在寬帶接入方面擁有不可比擬的優(yōu)勢，通過易于架設(shè)的視頻監(jiān)控終端，非常適合重點(diǎn)水庫、閘壩等防護(hù)工程的視頻監(jiān)控，并且可在移動終端上查看指定點(diǎn)監(jiān)控視頻，極大地提高了水利工程管理的信息化水平。