應(yīng)急通信車TD-LTE升級改造方案

晏敏俊

（上海交通大學(xué)信息安全工程學(xué)院，中國 上海200443）

0 引言

應(yīng)急通信車作為一種新型應(yīng)急通信保障手段，具有機(jī)動性強(qiáng)、響應(yīng)速度快、保障效果顯著等特點(diǎn)，在應(yīng)對突發(fā)事件、大型活動的通信保障中發(fā)揮了重要的作用。然而，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，手機(jī)用戶已不再滿足于單純的話音業(yè)務(wù)，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)應(yīng)急通信車搭載的GSM設(shè)備所支持的GPRS及EDGE業(yè)務(wù)已無法滿足用戶對于高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。因此，在應(yīng)急通信車上加裝TD-LTE基站主設(shè)備，實(shí)施升級改造，已成為一項迫切的任務(wù)。

1 應(yīng)急車的系統(tǒng)組成

應(yīng)急通信車通常由車輛系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、支撐平衡系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

其中，通信系統(tǒng)是整個應(yīng)急通信車的核心，由通信設(shè)備、傳輸設(shè)備和天饋設(shè)備組成。通信設(shè)備是指應(yīng)急車上集成的能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信的設(shè)備，目前裝載的是GSM制式的基站；傳輸設(shè)備是指能夠?qū)?yīng)急車接入移動通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，通常應(yīng)急車采用的傳輸接入方式為微波接入或光纜接入；信號經(jīng)過通信系統(tǒng)處理后，需轉(zhuǎn)換為射頻信號，天饋設(shè)備是射頻信號傳輸、發(fā)射及接收的載體，主要由天線、饋線以及合路器等組成。

對應(yīng)急通信車進(jìn)行升級改造，使其通過應(yīng)用TD-LTE技術(shù)來提升高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的保障能力，則需要重點(diǎn)對應(yīng)急車的通信系統(tǒng)進(jìn)行改造，包括LTE基站主設(shè)備的加裝、天線的替換等。

2 應(yīng)急車系統(tǒng)升級改造的設(shè)計目標(biāo)

2.1 小區(qū)配置

應(yīng)急通信車是在滿足原有保障能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級改造，因此原來3個GSM小區(qū)的配置需要保留，小區(qū)的載頻配置仍為D8/8/8。

應(yīng)急車增加TD-LTE基站主設(shè)備，并同時實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA與TD-LTE共模，這樣可使應(yīng)急車具備GSM+TD-S+TD-L的保障能力，均設(shè)3個小區(qū)。根據(jù)LTE室外宏站的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和規(guī)劃現(xiàn)狀，TD-LTE應(yīng)支持F頻段和D頻段，配置設(shè)為S1/1/1；TD-SCDMA最大配置設(shè)為S9/9/9。

設(shè)計目標(biāo)：GSM（D8/8/8）+TD-S（S9/9/9）+TD-L（S1/1/1）

2.2 傳輸能力

目前應(yīng)急車的傳輸接入方式為微波接入或光纜接入，但最終均轉(zhuǎn)換為E1鏈路。其中微波接入方式最多支持16路E1，而一個TD-LTE基站傳輸?shù)谋ＷC帶寬為40Mbps，峰值帶寬為360Mbps，現(xiàn)有微波設(shè)備顯然無法滿足TD-LTE系統(tǒng)的傳輸容量。

設(shè)計目標(biāo)：微波設(shè)備升級為支持高帶寬的IP微波

2.3 天饋能力

應(yīng)急車加裝TD-LTE和TD-SCDMA設(shè)備后，天饋系統(tǒng)的工作頻段應(yīng)當(dāng)支持F+A+D頻段，目前應(yīng)急車上使用的天線以及合路器的工作頻段為900M和1800M，因此需要替換。

設(shè)計目標(biāo)：應(yīng)急車天線及合路器需支持1800M+F+A+D頻段

2.4 車體總重

應(yīng)急車進(jìn)行升級改造，增加設(shè)備，將會改變應(yīng)急車的總重?？紤]到車輛的行駛安全，需要控制改造后的應(yīng)急車總重。此次改造應(yīng)急車的車輛底盤為奔馳815D，車輛允許載重為3580kg，車輛允許總重為7490kg。

設(shè)計目標(biāo)：升級改造后的應(yīng)急車總重≤7490kg

2.5 桅桿承重

應(yīng)急車天線替換時，從安全角度出發(fā)，需考慮天線桅桿的承重。應(yīng)急車的天線桅桿采用WILLBURT帶自鎖裝置的氣動升降桿，升降桿型號為9-50，最大承重為205kg。同樣，微波設(shè)備替換時，安裝微波室外機(jī)也需要考慮到微波桅桿的承重，應(yīng)急車微波桅桿為GEROH電動升降桿，型號為10KVR5，最大承重為70kg。

設(shè)計目標(biāo)：升級改造后天線桅桿承重≤205kg，微波桅桿承重≤70kg

3 應(yīng)急車系統(tǒng)升級改造方案

3.1 基站主設(shè)備升級改造方案

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求，選擇在應(yīng)急車上加裝華為廠商的TD-LTE基站。為適應(yīng)應(yīng)急車的安裝環(huán)境并符合升級改造的各類設(shè)計目標(biāo)，需選擇合適的BBU和RRU，具體的改造方案如下所述。

（1）演進(jìn)方式

基站設(shè)備采用TD-L和TD-S共模的方式，即TD-L和TD-S基站共用同一套BBU和RRU，這樣可以節(jié)省空間，符合應(yīng)急通信車的安裝環(huán)境。

（2）BBU選型

BBU型號選取BBU3900。BBU3900采用盒式結(jié)構(gòu)，重量小于等于12kg，可安裝在19英寸寬、2U高的狹小空間里。

BBU中可以同時配置TD-L和TD-S主控板；LTE的基帶板選用LBBPd4，單板可支持3×（1×8T8R）×20M或3×（2×2T2R）×20M，即無論采用8通道還是2通道天線，均可支持每小區(qū)帶寬20M的S1/1/1配置，滿足LTE小區(qū)配置的設(shè)計目標(biāo)；TD-S的基帶板選用UBBPc，每塊單板可支持12個載波，要滿足TD小區(qū)最大配置S9/9/9的設(shè)計目標(biāo)，需要配置3塊UBBPc。

（3）RRU選型

根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，TD-LTE設(shè)備需工作在F頻段和D頻段，TDSCDMA設(shè)備需工作在F頻段和A頻段，因此共模RRU需要支持F+A+D頻段。此外，考慮到桅桿承重因素，RRU必須下置在應(yīng)急車后艙內(nèi)，此時如果選用8通道RRU，那么需要將8根饋線盤繞在桅桿上，將超出桅桿承重，因此為減少饋線數(shù)量，只能選用邏輯通道數(shù)為2通道的RRU。結(jié)合上述兩個因素，我們發(fā)現(xiàn)華為的DRRU3172-fad型RRU符合條件。

每個DRRU3172-fad在FA頻段上可支持20M（TD-L）+15載波（TD-S），在D頻段上可支持2×20M（TD-L），滿足TD-L單小區(qū)20M帶寬及TD-S單小區(qū)9載波的設(shè)計目標(biāo)。

3.2 微波設(shè)備升級改造方案

微波設(shè)備一般由室內(nèi)機(jī)（IDU）和室外機(jī)（ODU）組成，IDU可以安裝在19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架內(nèi)，ODU需要安裝微波桅桿上。因此在微波設(shè)備選型時，主要需要2個因素，即微波支持的帶寬和微波桅桿的承重。

華為IP微波RTN905最大可支持1000Mbps的大帶寬傳輸，滿足TD-LTE系統(tǒng)的傳輸容量。RTN905微波的室外機(jī)的重量為15kg，而云臺重量為20Kg，盤繞在微波桅桿上的中頻電纜的重量為10Kg。這樣微波桅桿上承受的總重量達(dá)到45kg，滿足微波桅桿承重≤70kg的設(shè)計目標(biāo)。

因此，我們選擇將微波設(shè)備升級為華為IP微波RTN905。

3.3 天饋系統(tǒng)改造方案

（1）天線

天線的選型需要考慮天線的工作頻段、天線端口數(shù)、天線的重量等。我們通過查閱天線資料，最終選擇京信的ODV-065R18J型天線，該天線工作頻段為1710-2690MHz，重量為9kg，符合設(shè)計目標(biāo)。

天線選型完成后，我們將天線桅桿的承重進(jìn)行計算，其中3副天線重量共27kg，塔頂機(jī)構(gòu)重量為23kg，盤繞的饋線重量為63kg，避雷針重量為5kg。這樣天線桅桿的總承重為118kg，小于桅桿的最大承重205kg，符合設(shè)計目標(biāo)。

（2）合路器

應(yīng)急車增加LTE和TD-SCDMA設(shè)備，因此天饋系統(tǒng)需安裝多頻段合路器。我們選擇京信CM-EDTY3-ON1型合路器，該合路器為三端口合路器，其頻率范圍分別為885～954MHz&1710～1830MHz、1880～2025MHz、2500～2690MHz，符合1800M+F+A+D頻段的設(shè)計目標(biāo)。

3.4 空間布局改造方案

在應(yīng)急車上集成TD-LTE基站，則需要對應(yīng)急車內(nèi)的空間布局進(jìn)行改造，具體方案如下。

前艙：

◆拆除傳輸綜合柜，原位置改造成上層為儲物柜，下層為24V及12V蓄電池柜，原傳輸綜合柜中的各類設(shè)備另行安置于新增綜合柜中。

◆拆除一個GSM BTS機(jī)架，原位置安裝一個19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，即新增的綜合柜，用于集成TD-L和TD-S共模BBU、華為IP微波以及原傳輸綜合柜中的各類設(shè)備。

◆拆除配電柜，原位置改造成上層為儲物柜，下層為48V蓄電池柜。

◆拆除蓄電池柜，原位置安裝新的配電柜。

后艙：

◆后艙左上部分加裝3臺RRU3172-fad，并安裝6個三頻合路器。

應(yīng)急車升級改造后，稱重顯示車輛總重為6816kg，滿足總重小于7490kg的設(shè)計目標(biāo)。

4 總結(jié)

本文中，我們介紹了在現(xiàn)有應(yīng)急通信車上加裝TD-LTE基站的升級改造工作。改造過程中，在設(shè)備選型及安裝工藝上，均無參考范例，并且應(yīng)急車的天饋設(shè)備改動較大，因此本次改造將為今后應(yīng)急車向3G、4G升級改造提供參考和依據(jù)。

應(yīng)急車完成升級改造，在今后開展保障時，可使2G、3G和LTE設(shè)備共同開通、同時保障。通過LTE技術(shù)在應(yīng)急車上的應(yīng)用，將為應(yīng)急通信保障工作引入多業(yè)務(wù)保障的理念和模式，優(yōu)化應(yīng)急車的響應(yīng)能力和保障能力。

［1］網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心應(yīng)急通信部.應(yīng)急車使用指南_v0.8.1[S].

［2］華為技術(shù)有限公司.TD-LTE技術(shù)原理[Z].2010.

［3］華為技術(shù)有限公司.TD-LTE產(chǎn)品描述及數(shù)據(jù)配置[Z].2010.

［4］黃吉,張盛海,王志廣,王戈.TD-LTE基站平滑升級方案[J].移動通信,2013(24).