基于LTE技術的訓練場區無線寬帶專網

袁小平

摘 要軍事訓練演習場區，需要構建一個能承載訓練演習信息業務、數據交互傳輸的無線寬帶專用網絡，由于訓練演習活動的特殊性，使其網絡需求在通信容量、終端數量和并發通信等方面與一般公用無線移動通信網絡有所不同，本文就訓練演習場區網絡需求和LTE網絡的技術特點，對LTE技術在滿足訓練演習場區無線寬帶專網需求進行分析。

【關鍵詞】網絡需求 LTE技術 需求應對

構建一個能涵蓋訓練演習時各項業務、承載各類數據信息交互傳輸等業務的無線寬帶專網，是軍事訓練演習場區的一個基礎建設內容，LTE移動通信具有技術先進、網絡保障能力強等優勢，能較好的適應訓練場區網絡需求特點，為訓練場區無線移動寬帶專網構建提供解決方案。

1 訓練場區無線專網的需求

訓練演習場區無線寬帶專網，用于場區訓練演習時視頻監控，語音、移動數據、交戰及環境感知等各類終端的數據傳輸，導調指揮與勤務保障信息交互流轉，由于訓練演習活動的特殊性，其網絡需求除具備一般公用移動通信網絡的基本屬性外，還具有以下特點：

（1）網絡需承載視頻監控路數多、上傳數據量大。對訓練演習場景的實時掌控，需要建立多路固定與移動視頻監控，而視頻傳輸需占用網絡容量多，網絡上行呑吐量大、時延要求高。

（2）區域內各類終端多、數據推送頻次高。場區內人員、裝備終端和戰場模擬、環境感知類等訓類終端數量多，需實時采集推送信息，形成大量的數據頻繁傳輸，使系統信令開銷增大，易引發使網絡控制平面產生擁塞，需要對信令高效控制。

（3）終端用戶上線使用相對集中、并發通信要求高。演習訓練過程中，各類終端或按時間節點進行信息交互，或需實時推送采集的數據，從而引發終端的集中上線，形成網絡熱點區域。而用戶數最大可調度數受限于系統的控制信道和數據信道容量，過多的上線終端會引發核心網擁塞和接入網擁塞問題。

2 LTE無線網絡技術優勢

LTE移動通信技術，采用了OFDM、MIMO、64QAM高階調制等關鍵技術，較目前其它技術體制無線網絡在傳輸速率、用戶容量、運用方式、承載業務等方面都有較明顯的優勢：

2.1 峰值速率高、時延低

理論上在20MHz帶寬下，可提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率?？刂泼鏁r延小于100ms，用戶面延遲不超過5ms。通信的高速率和低時延可使網絡在無線數據業務的承載上表現更加優異，有利于視頻監控、數據傳輸的實時性。

2.2 頻譜效率較高，帶寬運用靈活、上下行配比可調

LTE頻譜效率是3G無線制式的3-4倍，支持成對或非成對頻譜，可使用1.4 MHz、3MHz 、5MHz、10MHz、15MHz 以及20MHz不同大小的系統帶寬，便于系統靈活部署，上下行時隙配比可調，支持多種時隙配比模式，可更好的滿足多種業務需求。

2.3 支持多種業務功能

支持語音、專業集群，短消息、定位、圖像和高清視頻等高速無線分組數據業務等，充分滿足各種應用場景下的使用需求。

3 訓練場區LTE無線專網應對需求分析

應用LTE技術構建訓練場區無線移動專網，需要充分分析其需求特點，發揮好LTE系統網絡的技術優勢，對容量、數據頻發與并發通信等難點問題，除采取的合理選配基站、保障用頻帶寬、熱點區域機動基站輔助等常規措施外，還需運用好LTE技術特點，對系統進行科學規劃設計，以滿足訓練場區通信網絡的需求。

3.1 容量需求

LTE理論峰值速率在20MHz的帶寬內，下行為100Mbps（2×2MIMO），上行為50Mbps（2×1MIMO），除去系統開銷和編碼冗余，數據凈荷峰值速率約為下行80Mbps、上行20Mbps。當上下行時隙配比為3：1時，單小區峰值速率上行為26.24Mb/s，下行為51.68Mb/s，訓練場區無線網絡的容量需求中，上下行需求差異大，實時視頻的上行呑吐量是需求主體，需調上下行配比，增加網絡上行速率，滿足容量需求。以單扇區上行容量為20Mb/s為例，如果單路監控采用2Mb/s（720P），則單扇區可承載10路720P高清視頻；而采用1 Mb/s（D1），則單扇區的可承載13～20路D1格式標清視頻。

3.2 大量數據終端形成數據頻繁傳輸需求

訓練演習中大量的終端須周期性推送各類數據，且其數據多為小于200字節的小數據，小數據頻繁傳輸會對網絡系統開銷形成壓力，須針對性采取技術優化手段：

（1）調度算法定向優化設計，采用增強型半靜態調度的算法，充分利用上行匯報業務中數據包周期性到達的特點，一次授權，周期使用，節省系統用于調度指示的PDCCH資源，支持更多的終端接入，為其他需要動態調度的業務保留一定的控制信息以供使用，提高系統的實際可達用戶容量。

（2）對系統的控制信令進行輕量級的定制，從而解決信令網絡擁塞問題。

（3）隨機接入擁塞解決方案，對海量終端的傳輸進行優先級控制，保證時間控制要求較高的終端優先傳輸，而對時間控制要求較低的終端可以等到系統負載較低的時候再傳輸。四是海量終端的異構分層組網策略。引入終端間脫網/半脫網直接通信技術，在訓練場區內實現無線自組織網絡與無線蜂窩網絡的協同分層組網覆蓋，減輕海量終端對基站調度算法和上下行控制信道帶來的壓力，優化網絡容量不足與隨機接入擁塞問題。

3.3 最大同時在線并發用戶數需求

該項指標主要與系統協議字段的設計以及設備能力相關，需要基站在程序上保持用戶狀態，而不需要每幀調度用戶就可以保證用戶的“始終在線”。通過協議設計以及系統設備能力進行相應的升級優化，設計高效的多用戶調度法、多小區負載均衡以及相應的資源分配策略，保證盡可能多的用戶同時在線。

4 結論

LTE無線寬帶通信網具有通信速率高、時延低，頻譜效率高上下行靈活配比，支持業務種類多，其技術目前較為成熟，在訓練場區構建以LTE技術無線網絡，承載演習訓練時的數據信息傳輸等業務，能較好地滿足演習訓練活動特殊性對無線寬帶專網的需求。

參考文獻

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作者單位

解放軍73501部隊 廣東省汕尾市 516624endprint