試論700M LTE無線接入技術(shù)在下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

劉佳 樊李順

摘要：進(jìn)入到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)寬帶技術(shù)無線化對(duì)于無線頻譜和無線技術(shù)飛速發(fā)展都產(chǎn)生了重要影響，無線通信技術(shù)領(lǐng)域的700M LTE成為重要技術(shù)。基于此，本文首先分析了700M LTE無線接入技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和基本特征;其次，探討了下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)中無線接入關(guān)鍵技術(shù);最后，研究出廣播電視網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)辦法，具體如下。

關(guān)鍵詞：無線接入技術(shù);LTE;廣播電視網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)絡(luò)融合

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）22-0060-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

我國廣播電視與無線通信領(lǐng)域新技術(shù)不斷發(fā)展，雙向、高清和互動(dòng)作為標(biāo)志的廣播電視網(wǎng)絡(luò)正在朝向多屏、寬帶和智慧化方向發(fā)展，并推動(dòng)我國廣播電視發(fā)展邁向新的階段。下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)中，將有線、無線和衛(wèi)星多通道相互結(jié)合，構(gòu)建出全方位覆蓋的網(wǎng)絡(luò)模式，可以增強(qiáng)傳送效果，形成廣電特色的有線無線衛(wèi)星融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

1 700M LTE無線接入技術(shù)分析

1.1 700M LTE發(fā)展現(xiàn)狀

LTE無線接人技術(shù)是當(dāng)前移動(dòng)數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域最為先進(jìn)的一種技術(shù)類型，在全球范圍內(nèi)的移動(dòng)通信運(yùn)營商中都得到了技術(shù)驗(yàn)證，根據(jù)GSA全球范圍內(nèi)的移動(dòng)通信供應(yīng)商協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)分析，截止到2014年年底，全球范圍內(nèi)共有174個(gè)國家和地區(qū)的611家運(yùn)營商對(duì)LTE無線接人技術(shù)網(wǎng)絡(luò)模式進(jìn)行了投資，全世界范圍內(nèi)的LTE網(wǎng)絡(luò)超過360張。不僅如此，目前，全球的LTE無線接人技術(shù)基站數(shù)量已經(jīng)超過了200萬個(gè)，用戶數(shù)量超過3億。當(dāng)前，主流頻段的LTE無線接人技術(shù)使用的是1.8GHz與2.6GHz，我國移動(dòng)通信運(yùn)營商中的代表中國移動(dòng)采用的就是主流移動(dòng)通信頻段。700MHz具有較好的頻段穿透性，而且穿透過程中損失小，覆蓋范圍廣，傳輸信號(hào)的質(zhì)量高。目前，越來越多的國家和地區(qū)開始將這一頻段作為LTE無線接人技術(shù)的主要通信頻段，構(gòu)建了低頻頻段的通信模式[1]。在低頻頻段模式下，運(yùn)營商可以以較少的成本實(shí)現(xiàn)快速完整覆蓋，而且，這一技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展較為成熟，雖然用戶基礎(chǔ)較比其他頻段用戶數(shù)量較少，但是經(jīng)過技術(shù)驗(yàn)證，也逐漸發(fā)展成為相對(duì)成熟穩(wěn)定的模式。

1.2 700M LTE基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

LTE無線基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模式架構(gòu)是演進(jìn)型UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)，核心是演進(jìn)型的分組核心網(wǎng)絡(luò)模式，其架構(gòu)模式的特征主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)全I(xiàn)P化。在LTE組網(wǎng)模式中，核心網(wǎng)絡(luò)取消電路域，并支持3GPP和非3GPP的各類技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)了固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合，靈活支持VolP和IMS多媒體業(yè)務(wù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式扁平化。在LTE無線接人技術(shù)下的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)取消傳統(tǒng)意義上的RNC，并采用直接接入的方式，降低用戶在操作過程中感知延時(shí)，大幅度提升了用戶移動(dòng)操作的通信體驗(yàn)。而且，其中的技術(shù)除了具備原本功能之外，還兼顧了RNC功能，實(shí)現(xiàn)了無線資源控制、準(zhǔn)入和調(diào)度，eNB之間可以采用網(wǎng)格方式直接接人，對(duì)原本3GPP模式進(jìn)行了重要調(diào)整。

（3）ITE無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還引入了X2與Sl接口，前者是相鄰eNB分布式接口，用于管理用戶移動(dòng)性。后者實(shí)現(xiàn)了靈活組網(wǎng)方式，構(gòu)建動(dòng)態(tài)接口，能夠提高網(wǎng)絡(luò)空間的冗余性，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

1.3 700M LTE無線技術(shù)原則

LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是在移動(dòng)通信無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上展開的，所以，要基于無線網(wǎng)絡(luò)模式進(jìn)行規(guī)劃，堅(jiān)持市場需求為導(dǎo)向的基本原則，根據(jù)市場環(huán)境的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量分流管理，提高網(wǎng)絡(luò)環(huán)境規(guī)劃和建設(shè)的協(xié)同性與一體化，分區(qū)域、分階段、分步驟地進(jìn)行持續(xù)化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，不斷提高客戶感知，滿足市場競爭以及業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。在規(guī)劃的前期，要廣泛地收集并掌握網(wǎng)絡(luò)服務(wù)主要區(qū)域，在區(qū)域內(nèi)部相關(guān)頻段進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)模型校正，調(diào)整區(qū)域內(nèi)部的業(yè)務(wù)需求以及業(yè)務(wù)模式。無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本包括了容量、覆蓋、站址等環(huán)節(jié)的規(guī)劃，在建設(shè)初期，重點(diǎn)進(jìn)行覆蓋規(guī)劃，根據(jù)服務(wù)區(qū)域功能、業(yè)務(wù)量、人口密度、建筑特征和地形地貌等，進(jìn)行區(qū)域劃分與歸類管理，掌握不同區(qū)域地形適合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，以此確定下一步的服務(wù)等級(jí)和設(shè)備設(shè)置方法，通過綜合管理的方式提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與建設(shè)成本平衡發(fā)展，同時(shí)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源配置。

2 下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)中無線接入關(guān)鍵技術(shù)

2.1 信道編碼調(diào)制技術(shù)

在廣播電視網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的發(fā)展進(jìn)程中，地面?zhèn)鬏斝盘?hào)作為主要的傳輸方式，受到地面環(huán)境復(fù)雜性等外部因素的影響。信號(hào)經(jīng)過發(fā)射、散射等傳播方式，成為多徑信號(hào)通道，容易受到頻率選擇衰落因素的影響。在下一代廣播電視無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)發(fā)展期間，將無線網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)相互融合，構(gòu)建雙通道信道編碼調(diào)制技術(shù)，信道的環(huán)境變得穩(wěn)定，編碼效率提高，糾錯(cuò)能力更強(qiáng)[2]。為更進(jìn)一步提升下一代廣播電視無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸穩(wěn)定性，可以使用信道編碼調(diào)制技術(shù)，提高編碼效率和糾錯(cuò)能力，并將該編碼與BCH聯(lián)合進(jìn)行操作。級(jí)聯(lián)編碼形式能提高系統(tǒng)編碼性能，通過信號(hào)空間分集提高比特編碼模塊效率。借助接收機(jī)迭代調(diào)節(jié)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)聯(lián)合提高系統(tǒng)傳輸性能。

2.2 雙向接入技術(shù)

在傳統(tǒng)的廣播網(wǎng)絡(luò)傳輸中，信號(hào)通過廣播大塔進(jìn)行傳輸，能實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋。但是，在實(shí)際發(fā)展中也能發(fā)行，在區(qū)域邊緣位置的用戶或者信道條件相對(duì)較差的用戶，可能無法有效地接收到廣播電視網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。對(duì)此，使用廣播電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)推送中，要考慮到信號(hào)傳輸階段可能遇到的問題，擺脫外部環(huán)境因素產(chǎn)生的負(fù)面影響，提高頻譜的使用效率。蜂窩網(wǎng)是一種雙向傳輸通信技術(shù)，通信效率高。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，這種技術(shù)只能通過小塔傳輸，所以信號(hào)覆蓋范圍較為狹窄。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中若想實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸，需要借助雙向接人技術(shù)并且通過增加信號(hào)發(fā)射塔數(shù)量的方式實(shí)現(xiàn)。在下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)中，引入雙層重疊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)廣播、電視網(wǎng)絡(luò)雙向通行和數(shù)據(jù)合并傳輸，數(shù)據(jù)推送由三個(gè)階段組成。廣播大塔行數(shù)據(jù)初始推送，用戶信息反饋與雙向通信小塔重新傳輸。

2.3 數(shù)據(jù)推送技術(shù)

在雙向網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)中利用數(shù)據(jù)推送技術(shù)，可以提高傳輸有效性。數(shù)據(jù)推送主要分為三個(gè)階段：第一階段為廣播大塔數(shù)據(jù)初始推送、第二階段為用戶數(shù)據(jù)信息反饋、第三階段是雙向通信小塔重新傳輸。信號(hào)首先通過廣播大塔進(jìn)行大范圍數(shù)據(jù)推送，如果用戶對(duì)廣播大塔傳送初始信號(hào)接收失敗，可以向?qū)?yīng)的小塔發(fā)送數(shù)據(jù)接收失敗的反饋信息、雙向通信小塔接收反饋信息之后，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，重新發(fā)送廣播大塔數(shù)據(jù)信號(hào)給用戶，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的重新接收。這種數(shù)據(jù)推送結(jié)合了的廣播大塔與雙向塔通信技術(shù)的聯(lián)合傳輸，有效地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信傳輸效率的提升，而且還擴(kuò)大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶?/p>

3 廣播電視網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 設(shè)計(jì)

3.1.1 融合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

基于U頻段，對(duì)無線雙向系統(tǒng)進(jìn)行布局規(guī)劃，并提供無線廣播電視交互服務(wù)，借助自身內(nèi)容豐富的優(yōu)勢，依靠無線高速運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，提供移動(dòng)數(shù)據(jù)和視頻服務(wù)，以此提升自身的競爭力并且擴(kuò)大業(yè)務(wù)運(yùn)營范圍。彌補(bǔ)廣播電視行業(yè)有限雙向網(wǎng)絡(luò)不足之處，逐步延伸并擴(kuò)大廣播電視網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍[3]。現(xiàn)有廣播電視部門還不具備雙向接人技術(shù)儲(chǔ)備模式，因而，為能有效地開展有限無線一體化業(yè)務(wù)模式，可以借助成熟U頻段無線廣播電視交互技術(shù)，展開交互技術(shù)試驗(yàn)，并與現(xiàn)有的有線廣播電視網(wǎng)絡(luò)一體化業(yè)務(wù)進(jìn)行試驗(yàn)。同時(shí)采用組播和廣播模式，將同樣的內(nèi)容分發(fā)給多個(gè)用戶，并提供實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)的多媒體業(yè)務(wù)。這種規(guī)劃方案的價(jià)值體現(xiàn)在通過優(yōu)質(zhì)用戶體驗(yàn)，吸引更多用戶，進(jìn)而增強(qiáng)業(yè)務(wù)滲透率，同一段帶寬用戶能為多個(gè)用戶服務(wù)，使帶寬價(jià)值得到深入挖掘。

3.1.2 協(xié)同覆蓋通道建設(shè)

廣播電視網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在，能為大量用戶提供確定數(shù)量的數(shù)據(jù)信息，不具備反向信道進(jìn)行服務(wù)數(shù)據(jù)交互處理的特征。寬帶網(wǎng)絡(luò)只能夠通過提供相對(duì)低速下行對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率，所以，單向廣播信道和雙向交互信道協(xié)同傳輸，構(gòu)建新型廣播電視網(wǎng)絡(luò)交互模式，可以實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合新業(yè)態(tài)，并在終端實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)和新媒體業(yè)務(wù)的融合。協(xié)同覆蓋通道系統(tǒng)架構(gòu)中，搭建出以廣播大塔為主的廣播網(wǎng)絡(luò)，時(shí)間廣播信號(hào)大區(qū)域范圍內(nèi)的傳輸預(yù)覆蓋。同時(shí)，系統(tǒng)還具有廣播網(wǎng)絡(luò)同步的功能，雙向交互網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)交互信號(hào)中、大區(qū)域覆蓋，同步廣播網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)中大區(qū)域范圍內(nèi)的廣播信號(hào)智能化覆蓋控制，最終轉(zhuǎn)換成為可接收的超級(jí)WiFi與WLAN信號(hào)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)域范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)覆蓋。

3.2 實(shí)現(xiàn)

3.2.1 參數(shù)規(guī)劃

選擇H市無線發(fā)射站臺(tái)作為研究對(duì)象，分析融合實(shí)驗(yàn)網(wǎng)基站擬采用廣播電視網(wǎng)絡(luò)U頻段中的可用頻段，對(duì)H市市區(qū)內(nèi)可用無線雙向?qū)嶒?yàn)使用頻率空閑段進(jìn)行分析。掃頻頻段為698MHz至806MHz，范圍為H市繞城全線。測試的主要目的是對(duì)H市周邊地區(qū)廣播電視發(fā)射臺(tái)的信號(hào)疊加，并找到H市區(qū)內(nèi)頻譜情況。結(jié)果得出，在掃描頻段的區(qū)間范圍內(nèi)，H市市區(qū)確認(rèn)的廣播電視信號(hào)在694MHz至751MHz之間，位于城區(qū)的兩個(gè)廣播電視信號(hào)發(fā)射站的影響較為明顯[4]。

將PSS與sss應(yīng)用小區(qū)搜索，并進(jìn)行下行同步，小區(qū)標(biāo)識(shí)與CP識(shí)別，計(jì)算得出主同步序列：

PSS映射在接人帶寬之內(nèi)，時(shí)域以Sms為周期，發(fā)送在子幀0與子幀5之間的第一個(gè)時(shí)隙最后一個(gè)時(shí)域符號(hào)上。

3.2.2 測試環(huán)境

無線雙向?qū)嶒?yàn)網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境要盡可能利用700M頻段設(shè)備，根據(jù)H市主城區(qū)網(wǎng)絡(luò)頻段利用與掃描情況，結(jié)合目前國內(nèi)主流常見支持制式。根據(jù)LTE的同頻組網(wǎng)模式，使用PCI區(qū)分不同的小區(qū)，其中PCI數(shù)量共有504個(gè)，按照每3個(gè)分為一組的方式，劃分為168組。考慮到設(shè)備系統(tǒng)MOD3干擾，杭州雙向?qū)嶒?yàn)網(wǎng)PCI規(guī)劃模式中增加段內(nèi)MOD3規(guī)則。

融合試驗(yàn)網(wǎng)模式，在H市建立三區(qū)四點(diǎn)試驗(yàn)環(huán)境，使用BBU+RRU的eNB業(yè)界主流方式，BBU安裝在近端機(jī)柜中，RRU安裝在室外天面上。無機(jī)房使用時(shí)戶外一體化機(jī)柜模式，有機(jī)房采用室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜構(gòu)建模式。采用對(duì)IPRAN傳輸技術(shù)組網(wǎng)作為承載網(wǎng)，建設(shè)1個(gè)核心ER節(jié)點(diǎn)，4個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，每個(gè)接人環(huán)帶6至8個(gè)基站，共設(shè)4個(gè)環(huán)。

3.2.3 測試方案

項(xiàng)目測試的目標(biāo)主要適用于指導(dǎo)廣播無線雙向融合網(wǎng)絡(luò)制式篩選，并且進(jìn)行初期網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目建設(shè)。從設(shè)備的性能、信號(hào)、業(yè)務(wù)等方面，考察LTE各知識(shí)無線系統(tǒng)性能，對(duì)于TDD與FDD在廣播電視網(wǎng)絡(luò)頻段環(huán)境中所產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析比對(duì)，比較出相同制式個(gè)廠家無線產(chǎn)品的功能性差異和基站覆蓋能力，為快速形成新型廣點(diǎn)無線雙向融合網(wǎng)絡(luò)商用能力進(jìn)行分析，并對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)框架下的系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)行等提供經(jīng)驗(yàn)。

通過采樣測試的方式，將指標(biāo)通過道路或者室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析的方式獲取解雇。使用導(dǎo)頻RSRP與SINR表示，計(jì)算公式為：

覆蓋率=（ RSRP≥R&RS-SINR≥S）采樣點(diǎn)數(shù)/采樣點(diǎn)總數(shù)×100.00%

（2）

其中R與S分別表示的是計(jì)算閾值，業(yè)務(wù)測定使用PDCPPDU衡量。

3.2.4 結(jié)果分析

經(jīng)過計(jì)算分析得出，小范圍內(nèi)組網(wǎng)情況下，通過對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)覆蓋容量、移動(dòng)性和干擾性等指標(biāo)進(jìn)行測試，確定組網(wǎng)模式可行性，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。在后期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，可以根據(jù)前期測試得到的數(shù)據(jù)信息，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。使用DT測試與CQT測試的方法，在測試站現(xiàn)場模擬用戶行為，并結(jié)合專業(yè)測試分析工具，獲取無線網(wǎng)絡(luò)性能，發(fā)現(xiàn)測試站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的問題，了解到用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的真實(shí)感受。

3.2.5 業(yè)務(wù)發(fā)展

700M LTE無線接人技術(shù)應(yīng)用在下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)中，可以開展互動(dòng)業(yè)務(wù)，將原有的單向HFC業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)改造成為雙向網(wǎng)絡(luò)，但是，采用傳統(tǒng)改造方式存在較多問題。為確保原有單向HFC網(wǎng)絡(luò)模式不變，可以將廣播電視網(wǎng)絡(luò)Cable網(wǎng)絡(luò)與700M LTE無線接人雙向網(wǎng)絡(luò)相互結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)房價(jià)方便的雙向網(wǎng)絡(luò)改造方案。通過700M無線基站以及核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行命令上傳和下達(dá)，通過網(wǎng)線與NAT路由器可以將核心網(wǎng)絡(luò)連接起來，以此接通廣電業(yè)務(wù)平臺(tái)。這種方案能夠有效對(duì)缺乏雙向改造管理模式的農(nóng)村地區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)這些地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的快速部署，迅速搶占市場。WiFi運(yùn)用模式主要目的是讓用戶能夠隨時(shí)使用終端上網(wǎng)，并在不同應(yīng)用場景中布設(shè)MiFi、CPE等產(chǎn)品，借助無線通道與700M LTE無線基站，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊，實(shí)現(xiàn)廣播電視無線網(wǎng)絡(luò)的雙向回傳。通過WiFi接人廣告平臺(tái)的方式，為商場提供導(dǎo)購和微信公眾服務(wù)，結(jié)合智慧城市發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。