4G—LTE技術在移動通信工程中的應用研究

摘 要：4G-LTE技術目標速率快、信道頻譜寬、接口開放，能夠在移動互聯技術環境下進行多網絡傳輸。在此背景下，本文通過分析4G-LTE通信網絡架構，詳細闡述了移動通信工程中4G-LTE技術的具體應用。實踐研究表明，在移動通信傳輸速率方面，4G-LTE技術能夠通過載波聚合進行傳輸，提高寬帶傳輸速率。同時，還可有效解決特定節點傳輸中存在的節點過于分散、數據量過少等問題，有效提升了移動通信工程智能化管理水平。

關鍵詞：4G-LTE技術；移動通信；工程智能化

中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）12-0065-02

Research on the Application of 4G-LTE Technology in

Mobile Communication Engineering

ZHANG Honghe

（Shanghai Post Telecommunications Designing Consulting Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200092，China）

Abstract：4G-LTE technology has the advantages of fast target rate，wide channel spectrum and open interface，and can carry out multi-network transmission in the mobile internet environment. In this context，this paper describes the specific application of 4G-LTE technology in mobile communication engineering by analyzing the 4G-LTE communication network architecture. Practical research shows that in the aspect of mobile communication transmission rate，4G-LTE technology can improve the broadband transmission rate through carrier aggregation transmission. At the same time，it can also effectively solve the problems of the wireless optical fiber equipment in a specific node transmission too decentralized，transmission node data less and other issues，effectively improving the level of intelligent management of mobile communication engineering.

Keywords：4G-LTE technology；mobile communication；engineering intelligence

0 引 言

4G-LTE技術具有諸多優勢，其與傳統2G、3G移動網絡通信傳輸技術相比，數據傳輸速率更快、信道頻譜更寬、網絡通信傳輸接口更為開放，同時其還能夠與2G、3G網絡平穩對接，降低移動通信工程4G-LTE技術實施成本。4G-LTE技術自普及推廣以來，使越來越多的商用網絡得到發展，其在提高通信工程質量的同時，也保障了通信網絡穩定運行，從而降低了通信網絡運維成本[1]。

1 4G-LTE通信網絡架構及技術優勢

1.1 4G-LTE通信網絡總體架構

4G-LTE網絡主要由兩部分組成，分別為E-UTRAN和EPC，其中EPC又包含MME、SGW及PGW和PCRF，E- UTRAN中有多個能夠與X2接口相連的演進型eNodeB，在基于4G-LTE技術構建移動通信工程通信網絡架構時，通常將接口S1作為EPC部分及E-UTRAN部分的通信網絡連接通道。

1.2 4G-LTE通信網絡技術優勢

1.2.1 抗干擾

4G-LTE通信網絡與傳統3G相比，其EPC部分的分組域具有分組功能，而核心網中IMS系統為VoIP業務傳輸載體，但無CS電路域。基于4G-LTE技術進行移動網絡工程通信時，4G-LTE通信網中的MME及SGW共同實現SGSN功能，由PGW實現GGSN功能。當基于4G-LTE通信網絡架構傳輸相關網絡信息時，4G-LTE通信網絡核心網中的EPC可將控制面、用戶面相分離，從而有效防止了移動通信工程4G-LTE網絡中MME部分控制面與SGW部分用戶面之間相互產生干擾，同時也為4G-LTE通信網與3G通信網相互融合奠定了良好的技術基礎。

1.2.2 支持調度移動接入與無線接入管理

在4G-LTE通信網絡技術架構中，雖然E-UTRAN部分的eNodeB實體功能、核心網MME、SGW實體均與3G通信網RNC網元類似，但4G-LTE通信網E-UTRAN部分的eNodeB實體功能模塊的具體工作方式為Mesh，其通過接口X2與E-UTRAN部分各個eNodeB實體相互連接，從而有效避免了4G-LTE通信網各個eNodeB實體分組丟失的情況；與此同時，4G-LTE通信網絡中重要的SGW邊界接點及接入網關支持調度移動接入與無線接入管理等具體功能。

1.2.3 網絡架構先進，通信延遲小

在具體通信過程中，基于4G-LTE技術體系的HSS、IMS部分，能夠基于Diam eter通信協議，通過與接口Cx連接，為UMTS、IMS和核心網提供數據支持服務。因此，4G-LTE通信系統與3G通信系統相比，其通信協議、接口連接方式及網絡架構更為先進。一般3G核心網分別與接口HSS、C/D及Gr/Gc連接，基于MAP、Diam eter通信協議采用S6a接口分別連接HSS與EPC[2]。

綜上分析可以看出，4G-LTE通信系統相對于3G網絡架構而言，具有網絡結構移動通信延遲小，可實現分散管理的優勢。

2 4G-LTE技術在移動通信工程的應用

基于4G-LTE通信網絡架構及其技術優勢，本文將重點以電力系統移動通信專網為例，通過介紹電力系統移動通信專網通信系統結構，分析電力系統移動通信專網通信系統4G-LTE覆蓋方式，闡述4G-LTE技術在電力系統移動通信專網中的應用效益。

2.1 電力系統移動通信專網通信系統結構介紹

移動通信專網主要用于監測電網電能質量，實現電網業務管理一體化與智能化。為滿足電力系統電網業務管理準確性、快速性的要求，實時傳遞監測數據，在設計電力系統移動通信專網通信網絡拓撲結構時，本研究基于“網型”與“樹型”拓撲結構，一方面可以保證電力系統移動通信專網通信可靠、安全；另一方面，在增加網絡節點時，也可確保無須經過復雜計算，即可對電力移動通信系統中的相關監測數據進行遠程監控與傳輸發送。

常見的電力移動專網通信監測系統主要由通信網絡、監控中心及在線與便攜式信息采集監測終端組成。在信息采集過程中，監測系統數據采集終端分別基于PT信號與CT信號將有關信息傳輸至通信網，其中還需結合現場實際情況，安裝4G-LTE路由器，并經RJ45、RS232兩個串行接口，有效連接通信系統與移動收發點。一般的電力系統移動通信專網中的4G-LTE可同時支持TD-LTE和FDD-LTE兩種不同格式，分別采用VPN加密傳輸協議及PPTP協議，即可對電力系統移動通信專網通信過程中的相關數據進行“點對點”傳輸，同時通信網絡中的服務器可分別基于IEC61850傳輸協議與PQDIF數據傳輸格式，提供WEB服務及數據通信、數據庫支持服務[3]。

2.2 電力系統移動通信專網通信系統4G-LTE覆蓋方式

在移動通信工程中，4G-LTE技術網絡引入大寬帶技術與MIMO多天線技術。為了實現連續覆蓋，在室內采用相對靈活的PRRU覆蓋組網方式接入天線。當業務量較多時，可通過PRRU增加系統移動通信數據傳輸容量；當業務量較少時，可基于多個PRRU組網，以減少傳輸信息干擾[4]。

為了能夠實現室內載波聚合，在信息傳輸時可通過IQ壓縮技術及降采樣技術，結合PRRU室內覆蓋方案，傳輸海量4G-LTE網絡數據[5]。另外，為保證信息傳輸時小區、宏小區間PRRU不發生干擾，需將PBridge接入宏站信號較強的BBU中，即通過CompCS技術錯開4G-LTE通信網絡中的時頻域，通過對電力移動通信系統中的相關通信數據資源進行合理調度，即可有效提升通信網內部的數據傳輸效率。

2.3 4G-LTE技術在電力系統移動通信專網中的應用效益分析

經三種調制方式對電力系統移動專網覆蓋能力進行測試，顯示在64QAM及16QAM調制方式下，測試天線掛高30m，4G-LTE系統覆蓋半徑分別為4.87km和7.63km。在具體信息傳輸速率方面，基于載波聚合傳輸技術進行信息傳輸，有效提升了4G-LTE通信工程寬帶傳輸速率。與此同時，根據電力企業配電專網相關業務需求對寬帶聚合程度進行優化調整，充分利用4G-LTE系統及通信工程頻譜資源，經測試，通信工程上行峰值和下行峰值分別為19Mbps及8Mbps，頻譜效率高達2.7bps/Hz。分別基于64QAM和16QAM調制時，通信工程頻譜上行傳輸均值分別為2.57Mbps和1.25Mbps，而基于QPSK進行調制時，通信工程頻譜上行傳輸均值則為1.07Mbps。從上述數據測試分析結果可以看出，基于4G-LTE技術進行電力系統移動通信專網覆蓋建設及傳輸，不僅能夠使電力系統移動通信中的信息采集終端接入方式得到優化，而且大大縮短了相關信息傳輸時間，增大了電力系統移動通信專網中的信息傳輸容量。其在擴大移動通信專網覆蓋面的同時，使電力企業電力系統移動通信工程網絡運行成本大大降低。

3 結 論

隨著4G-LTE技術快速發展，我國移動通信工程建設規模也越來越大。在電力系統移動通信專網中應用4G-LTE技術，能夠大幅提升移動通信質量，通過對網絡傳輸頻率、功率等進行優化，可以滿足4G-LTE技術的市場應用與發展需求[6]。本文基于4G-LTE關鍵技進行移動通信，并結合電力企業電力系統移動通信專網進行應用分析，測試結果表明，4G-LTE技術應用于移動通信工程中，不僅能夠有效發揮無線設備及光纖設備在信息采集及網絡數據監測中的重要作用，而且還可有效解決特定節點傳輸中存在的“節點過于分散”“數據量過少”等問題，從而顯著提升了移動通信工程智能化管理水平，降低了通信專網通信網絡運營成本。

參考文獻：

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[5] 李光文.中國移動4G-LTE資費策略研究 [J].中國新通信，2013，15（18）：71-72.

[6] 蘇玉玲.關于移動通信工程4G-LTE技術工程的應用解析 [J].建筑工程技術與設計，2015（17）：2115.

作者簡介：張紅河（1975.01-），男，漢族，上海人，本科，高級工程師。研究方向：通信工程。