LTE無線寬帶集群方案研究

【摘要】 無線寬帶集群與傳統(tǒng)集群不同，其實際應(yīng)用需以高速率、大寬帶、視頻等為支撐。從當(dāng)前情況來看，以公網(wǎng)TD-LTE為基礎(chǔ)研制TD-LTE寬帶集群，將會是不錯的發(fā)展選擇。文章將對LTE無線寬帶集群方案展開詳細探討。

【關(guān)鍵詞】 LTE無線寬帶集群 關(guān)鍵點 應(yīng)用

一、TD-LTE寬帶集群的概述

集群通信，是通過專用無線進行調(diào)度的通信系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代物流、交通及電力等領(lǐng)域中。整體上看，基于TD-LTE技術(shù)的TD-LTE寬帶集群具有下列幾大優(yōu)勢：

1）高寬帶。下行和上行傳輸率分別為100Mbps和500Mbps，其中數(shù)據(jù)、語音等都能經(jīng)該通過實現(xiàn)傳輸，有助于實現(xiàn)軍用信息化。

2）高頻譜利用率。該方案綜合運用OFDM、MTMO技術(shù)，有效提高了其頻譜利用率。

3）縮短了呼叫時間。通過優(yōu)化系統(tǒng)的內(nèi)部架構(gòu)，減少了延時（5ms）。

4）安全性高。TD-LTE系統(tǒng)設(shè)置了加密管理器和軟硬接口，因而擁有空口與端到端加密功能。

二、TD-LTE寬帶集群研制的關(guān)鍵點

2.1頻段劃分

國際電聯(lián)將LTE分成了4個頻段，分別為200MHz、100MHz、108MHz與20MHz。450MHz頻段被譽為公共頻段，在對講機與集群通信中得到廣泛應(yīng)用。700MHz是LTE（698M-806MHz頻段）中的最佳頻段。對TD-LTE寬帶集群而言，低于1GHz （ 700MHz，400MHz頻段）的頻率較低，輻射范圍騙貸，其系統(tǒng)覆蓋能得到逐步改善，可有效減少建網(wǎng)成本。

2.2小區(qū)覆蓋

從覆蓋面積與效果來看，低頻段要比高頻段具有更顯著的優(yōu)勢。在相同地區(qū)用低頻段進行覆蓋，可降低基站數(shù)量與建網(wǎng)成本，系統(tǒng)終端的功耗也將減少，其使用年限將延長。

2.3呼叫時延

針對公安等集群系統(tǒng)而言，通話的低時延、及時性等極為關(guān)鍵，可確保指令的準(zhǔn)確到達。通常情況下，業(yè)務(wù)終端呼叫應(yīng)控制在500ms內(nèi)，話權(quán)搶占時間應(yīng)控制在200ms，以實現(xiàn)較高的指揮調(diào)度。TD-LTE寬帶集群呼叫時延主要涉及下列幾項關(guān)鍵技術(shù)：1）通過NAS消息來取代以往的POC SIP：減少參與網(wǎng)元；運用合理的UE基帶芯片來縮短消息處理時間；通過廣播等方式將集群語音傳輸出去。

2.4改造終端芯片

終端TD-LTE專網(wǎng)芯片，可根據(jù)公網(wǎng)TD-LTE芯片做出適量改動，改動部分集群話音協(xié)議（公網(wǎng)協(xié)議）。通常，基帶IC與RF IC所支持的頻段范圍相對較寬，無需進行更改。集群終端邁入寬帶化后，其數(shù)據(jù)傳輸與視頻等耗費的電量，遠高于窄帶集群，為此，寬帶集群終端應(yīng)盡量采用芯片方案和功率控制等技術(shù)，以降低終端的能耗。

2.5系統(tǒng)安全性

針對公安等用戶而言，通話與網(wǎng)絡(luò)的安全性極為關(guān)鍵，寬帶集群應(yīng)適應(yīng)其安全性需求。寬帶集群系統(tǒng)對空中接口實行了嚴(yán)格加密，具有雙向鑒權(quán)，其安全性能相對較高。這其中，基礎(chǔ)設(shè)施安全系統(tǒng)均采用專業(yè)的服務(wù)器，并將開發(fā)接口提供給加密資質(zhì)較強的單位。終端中應(yīng)留出SIM卡接口、串口或加密芯片等等，由具有加密資質(zhì)的部門來選擇加密算法與密鑰。

2.6窄帶與寬帶的兼容性

為有效利用窄帶集群系統(tǒng)，減少部署成本，我們應(yīng)妥善處理好窄帶與寬帶之間的兼容性問題，具體可采取下列措施：設(shè)計雙模雙待或單待的終端，如終端超出了窄帶集群系統(tǒng)的覆蓋范圍，可采用窄帶模式工作，以降低功耗；而當(dāng)終端處于寬帶集群系統(tǒng)覆蓋之下時，可轉(zhuǎn)換為寬帶模式，以減少其運行功耗。

三、TD-LTE寬帶集群解決方案的應(yīng)用

鼎橋展出的一體化終端，即典型的TD-LTE寬帶集群專網(wǎng)方案。它以TD-LTE技術(shù)為基礎(chǔ)，可在同一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供專業(yè)級的集群話音，實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)的無線傳輸、視頻調(diào)度等通信功能。從語音業(yè)務(wù)分析，鼎橋?qū)拵Ъ航鉀Q方案可提供高效的語音集群業(yè)務(wù)，建立群組與話權(quán)搶占時延都應(yīng)控制在300ms與150ms范圍內(nèi)。不管是在功能還是性能方面，TD-LTE方案都高于目前窄帶集群系統(tǒng)的整體水平。值得一提的是，鼎橋無線寬帶集群系統(tǒng)的研制基礎(chǔ)在于TD-LTE技術(shù)，可使多路高清視頻數(shù)據(jù)實現(xiàn)有效傳輸。鼎橋自行研制和提供了該方案的終端芯片，其大體可分為CPE、車載和手持終端等類型。現(xiàn)階段，鼎橋?qū)拵Ъ阂鸦窘ǔ蓪Ｓ媒K端的產(chǎn)業(yè)鏈，并在機場、政務(wù)和港口等領(lǐng)域中得到初步應(yīng)用。

四、結(jié)論

TD-LTE寬帶集群無線系統(tǒng)，為多媒體應(yīng)用平臺創(chuàng)造了安全的無線通道。隨著社會的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)中的軟交換技術(shù)、多碼同步傳輸技術(shù)等關(guān)鍵問題將得以解決，整個系統(tǒng)的應(yīng)用前景將更為明朗。