袁衛(wèi)寧 蔡捷

摘 要：本文主要介紹了TD-LTE寬帶無線專網(wǎng)系統(tǒng)，并在黃河下游花園口水文站對該系統(tǒng)進(jìn)行了實地環(huán)境測試。測試結(jié)果表明，TD-LTE無線專網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，大部分設(shè)備的覆蓋范圍滿足黃河下游防洪工程安全監(jiān)測系統(tǒng)對寬帶信息傳輸安全穩(wěn)定和傳輸寬帶需求。

關(guān)鍵詞：TD-LTE寬帶無線專網(wǎng)系統(tǒng);實地測試;黃河下游通信站點

中圖分類號：TV871;TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）14-0031-03

Research on Field Environmental Testing of TD-LTE Wireless

Special Network System on the Lower Yellow River Estates

YUAN Weining CAI Jie

（Yellow River Water Resources Commission Information Center，Zhengzhou Henan 450003）

Abstract： This paper mainly introduced TD-LTE wireless special network system， and ?did the environmental test at huayuankou hydrology station in lower Yellow River. The test results show that TD-LTE wireless special network system is stable and reliable， the coverage of most of the equipment meets the requirements of the Yellow River downstream flood control project safety monitoring system for the security and stability of broadband information transmission and transmission bandwidth.

Keywords： TD-LTE wireless special network system;environmental test;communication stations in the lower Yellow River

黃河是中華民族的母親河。人民治理黃河以來，特別是新中國成立后，先后對黃河下游進(jìn)行了大規(guī)模治理，初步形成了“上攔下排，兩岸分滯”的下游防洪工程體系。這些防洪工程的建設(shè)與完善，確保了黃河下游地區(qū)的黃河安瀾（長治久安），保障了國家經(jīng)濟(jì)與社會持續(xù)發(fā)展和人民生命財產(chǎn)的安全。

通信傳輸系統(tǒng)作為防洪工程安全監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，需要提供安全、可靠、滿足帶寬需求的信息傳輸通道?？紤]到黃河下游防洪工程點多、面廣、線長的實際情況，同時下游臨黃涵閘的涵閘監(jiān)控系統(tǒng)，對信息傳輸?shù)陌踩院蛯崟r性要求極高。因此，通過前期調(diào)研和論證，充分利用現(xiàn)有的黃河防汛通信專網(wǎng)資源，采用自建TD-LTE寬帶無線專網(wǎng)系統(tǒng)，提供全方位覆蓋、隨時隨地接入的寬帶信息傳輸通道，提高水利工程監(jiān)管能力，滿足防洪搶險和現(xiàn)代化、精細(xì)化管理需求[1]。

為了充分論證TD-LTE寬帶無線專網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的可行性，并為通信站點規(guī)劃和今后的設(shè)備選型提供科學(xué)依據(jù)，2019年4～5月，黃委信息中心特邀6家國內(nèi)主流設(shè)備生產(chǎn)廠商，在黃河下游河南鄭州花園口大堤周邊，對各廠商提供的TD-LTE系統(tǒng)和通信設(shè)備進(jìn)行各種情況下的實地環(huán)境現(xiàn)場測試。在現(xiàn)場測試過程中在同種情況下對各個廠商的產(chǎn)品進(jìn)行測試，并分別記錄和比較分析，從而進(jìn)一步明確通信站點規(guī)劃，為以后選擇可靠、系統(tǒng)穩(wěn)定、適應(yīng)黃河下游環(huán)境的產(chǎn)品提供第一手資料。

1 TD-LTE無線專網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)簡介

TD-LTE無線專網(wǎng)解決方案，是基于成熟第四代移動通信系統(tǒng)（4G）的技術(shù)平臺，采用OFDM、MIMO等多種TD-LTE先進(jìn)技術(shù)以及定制的專業(yè)寬帶集群技術(shù)，同時具有專業(yè)集群通信性能、高可靠性和高實時性數(shù)據(jù)視頻傳輸以及多媒體調(diào)度的能力。圖1是TD-LTE無線專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖。

TD-LTE無線專網(wǎng)的主要特點如下。①采用TDD技術(shù)，可充分利用頻譜資源較多的TDD頻段。在占用20MHz頻譜資源的情況下，下行最高速率達(dá)到100Mb/s;上行最大速率達(dá)到50Mb/s，滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＂赥D-LTE無線專網(wǎng)國家分配有專網(wǎng)頻段，不易受干擾，網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性高，在發(fā)生突發(fā)事件時，不會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。③提供寬帶無線傳輸，一張網(wǎng)絡(luò)同時支持寬帶數(shù)據(jù)傳輸和集群調(diào)度。④可以提供寬帶無線數(shù)據(jù)傳輸、視頻監(jiān)控及調(diào)度、語音集群調(diào)度等多種業(yè)務(wù)。⑤組網(wǎng)靈活，可擴展性好，支持從單站通信到城市聯(lián)網(wǎng)到城際大規(guī)?；ミB等不同規(guī)模的組網(wǎng)。

2 測試環(huán)境與系統(tǒng)配置

測試地點中心基站位于河南省鄭州市花園口，基站通信鐵塔高度為84m，測試天線掛高42m，鐵塔面臨大堤，測試方向為沿大堤東向、西向、大堤內(nèi)向等區(qū)域的通信項目測試，系統(tǒng)頻譜資源配置為10MHz，使用1.8GHz專網(wǎng)頻段[2]。

設(shè)備廠商測試系統(tǒng)配置為：TD-LTE系統(tǒng)基站控制器1套、1.8GHz基站1套、測試車輛1輛，車輛配備6m天線桿;測試終端設(shè)備若干（包括CPE、手持終端等）;1 785～1 795MHz扇區(qū)天線3面，WiFi全向天線1根;1套數(shù)據(jù)流量監(jiān)測軟件DUMETER，F(xiàn)TP測試軟件1套，筆記本電腦2臺、逆變器1臺。

黃委信息中心提供通信機房、通信鐵塔、供電系統(tǒng)，花園口機房至基站光纖拉遠(yuǎn)功能測試點的光纜線路、高清攝像頭、視頻系統(tǒng)。

3 測試方法及內(nèi)容

3.1 基站覆蓋距離測試

測試項目：覆蓋距離測試（終端分增強型、普通型兩種，分別測試）。

測試目的：測試單站單小區(qū)拉遠(yuǎn)覆蓋能力。

預(yù)置條件：系統(tǒng)正常運行，業(yè)務(wù)服務(wù)器正常;系統(tǒng)帶寬配置為10M，上下行子幀配比3∶1;下行傳輸模式TM3;AMC、HARQ和MIMO自適應(yīng)等功能開啟。

測試步驟：①選擇拉遠(yuǎn)路線，規(guī)劃從小區(qū)近點向遠(yuǎn)點方向的拉遠(yuǎn)路線;②在拉遠(yuǎn)路線起點，一部CPE接入，連接FTP業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，記錄在上行速率為4Mb/S時的邊緣點距離基站距離;③在上行速率為4Mb/S時的邊緣點位置，一部CPE接入，連接FTP業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，記錄邊緣點的下行流量帶寬;④在拉遠(yuǎn)路線起點，一部CPE接入，連接FTP業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，記錄在上行速率為2Mb/S時的邊緣點距離基站的距離;⑤在上行速率為2Mb/S時的邊緣點位置，一部CPE接入，連接FTP業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，記錄邊緣點的下行流量帶寬。

3.2 基站吞吐量測試

測試項目：吞吐量測試。

測試目的：測試基站的上、下行峰值吞吐量。

預(yù)置條件：系統(tǒng)正常運行，業(yè)務(wù)服務(wù)器正常;系統(tǒng)帶寬配置為10M，上下行子幀配比3∶1;下行傳輸模式TM3;AMC、HARQ和MIMO自適應(yīng)等功能開啟。

測試步驟：在測試站點附近選擇極好點（LTE無線信號強度高于-85dBm，信噪比高于15dB），將一部CPE接入，連接FTP業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);保持3min，記錄測試點的上、下行峰值/均值吞吐量。

3.3 傳輸視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量測試

測試項目：傳輸視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量測試。

測試目的：測試視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量。

預(yù)置條件：系統(tǒng)正常運行，業(yè)務(wù)服務(wù)器正常;系統(tǒng)帶寬配置為10M，上下行子幀配比3∶1;下行傳輸模式TM3;AMC、HARQ和MIMO自適應(yīng)等功能開啟。

測試點：上行速率4Mb/S處;在上行速率為4Mb/S時的邊緣點位置，將CPE接入網(wǎng)絡(luò)，高清攝像頭上電;基站控制中心通過LTE系統(tǒng)與攝像頭建立鏈接;基站控制中心同時觀察，記錄視頻是否流暢;基站控制中心錄像2min。

3.4 基站光纖拉遠(yuǎn)功能測試

測試項目：基站光纖拉遠(yuǎn)功能測試。

測試目的：測試光纖拉遠(yuǎn)。

預(yù)置條件：系統(tǒng)正常運行，業(yè)務(wù)服務(wù)器正常;系統(tǒng)帶寬配置為10M，上下行子幀配比3∶1;下行傳輸模式TM3;AMC、HARQ和MIMO自適應(yīng)等功能開啟。

測試步驟：①將10km光纖連接BBU與RRU之間;②啟動基站設(shè)備;③在設(shè)備網(wǎng)管上觀察并記錄BBU、RRU光口狀態(tài)（BBU光口接收功率高于50μW，RRU光接口接收光功率高于50μW）。

3.5 CPE外置工業(yè)WiFi覆蓋能力測試

測試項目：CPE外置工業(yè)WiFi覆蓋能力測試。

測試目的：測試CPE外置WiFi覆蓋能力。

預(yù)置條件：WiFi工作正常。

測試步驟：①WiFi接口連接全向天線;②CPE LAN口連接一臺筆記本電腦（1），搭建FTP服務(wù)器;③啟動WiFi，規(guī)劃從WiFi覆蓋近點向遠(yuǎn)點方向的拉遠(yuǎn)路線;④在規(guī)劃路線起點，筆記本電腦（2）接入WiFi網(wǎng)絡(luò)，連接FTP業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，記錄在上行速率為4Mbps時的邊緣點距離基站的距離。

4 測試結(jié)果分析

本次測試地點位于黃河下游花園口，惠金黃河河務(wù)局通信機房為中心基站站點，沿黃河大堤西向延伸至約40km處，東向至約40km處，大堤內(nèi)向即黃河灘區(qū)約15km處，進(jìn)行了實地環(huán)境測試。

TD-LTE無線專網(wǎng)系統(tǒng)，采用成熟的4G移動通信平臺。本次測試設(shè)備采用了主流生產(chǎn)廠商設(shè)備，因此，各個廠商的系統(tǒng)測試，都具備較高的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，網(wǎng)管軟件功能比較豐富[3]。

基站覆蓋距離測試中，在測試點無阻擋或阻擋較弱情況下通信距離較遠(yuǎn)，大部分覆蓋距離都在10km以上。增強型終端（5W）最大通信距離達(dá)到26.88km，平均傳輸速率6.5Mb/S。增強型終端（2W）最大通信距離達(dá)16.96km，平均傳輸速率13.1Mb/S;增強型終端（2W）最小通信距離8.1km，平均傳輸速率9.8Mb/S。

普通型終端（0.2W）在測試點無阻擋或阻擋較弱情況下，大部分覆蓋距離都在10km以上。最大通信距離達(dá)到29.3km，平均傳輸速率3.6Mb/S;最小通信距離8.08km，平均傳輸速率5.45Mb/S。

基站吞吐量測試中，基站吞吐量單扇區(qū)上行最大吞吐量為21.4Mb/S，最小吞吐量為13.1Mb/S，單扇區(qū)下行最大吞吐量為24.89Mb/S，最小吞吐量為11Mb/S。

傳輸視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量測試中，視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量測試規(guī)定在大堤內(nèi)向同一地點測試，各廠商視頻測試傳輸效果均較好，圖像清晰、流暢，傳輸速率均在4m左右。

CPE外置工業(yè)WiFi覆蓋能力測試最大382m，最小360m，但均是在基本無阻擋情況下測試所得結(jié)果，在樹林阻擋情況下，測試距離只有幾十米，且數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定?；竟饫w拉遠(yuǎn)功能測試結(jié)果顯示，所有廠商的系統(tǒng)功能均正常。

本次實地環(huán)境測試結(jié)果表明，TD-LTE無線專網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，大部分設(shè)備的覆蓋范圍滿足規(guī)劃設(shè)計要求。TD-LTE無線專網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，能夠滿足黃河下游防洪工程安全監(jiān)測系統(tǒng)，滿足寬帶信息傳輸安全穩(wěn)定和傳輸帶寬需求。今后，在站址規(guī)劃和站點建設(shè)中，應(yīng)盡量避開嚴(yán)重阻擋的高大密集樹木群，以保障通信質(zhì)量的通信暢通。

參考文獻(xiàn)：

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