LTE宽带集群通信技术发展及应用

LTE 宽带集群通信技术发展及应用 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 Abstract The application of LTE technology in broadband digital trunked communication has become the research focus of communication field Combined with the development requirements and the current situation of trunked communication system this paper analyzes the challenges of LTE broadband cluster technology and expounds the measures to solve the key technology 关键词 LTE 宽带集群 集群通信系统 频谱利用率 无线专网 Key words LTE broadband cluster trunked communication system spectral efficiency wireless private network 中图分类号 TN929 5 文献标识码 A 文章编号 1006 4311 2015 07 0063 02 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 Data Service 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 TD LTE 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 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 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 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