基于TD-LTE 1.8GHz 寬帶集群系統的研究

李雅瀾

（中國民用航空西南地區空中交通管理局通信網絡中心，四川 成都 610000）

0 引言

集群是一種用途范圍廣、效能高的半雙工通信方式，隨著國內民航業的快速發展，空管對調度、多指令并行、信息及時處理等服務的需求與標準也在不斷提升，因此需要將更加先進的無線通信技術引入民航通信領域。

1.8GHz 無線寬帶集群系統采用TD-LTE（Time Division Duplex-Long Term Evolution，分時長期演進）無線通信技術，具備速率快、網絡時延低、可靠性高、組網靈活等優點，適用于數據、多媒體通信、語音等業務。

1 TD-LTE 1.8GHz 寬帶集群系統概況

圖1 1.8GHz寬帶集群系統拓撲

無線專網寬帶集群系統通過采用頻段區間為1785-1905MHz 的1.8GHz 專用頻段進行通信，其架構主要由核心網eCNS、操作維護中心eOMC、行業業務應用軟件系統eAPP、基站eNodeB、智能調度臺eDC 組成[1]。用戶手持終端eUE 產生的業務數據經專網基站實時上傳至核心網，由核心網與服務器協同處理轉發，完成集群語音、視頻監控與調度、數據作業等功能[2]，同時可通過網管系統實現網元監控與管理。該系統于網絡安全性、可靠性、可擴展性等方面具備極強的技術優點，目前正逐步應用于民航運輸領域。

1.1 核心網eCNS

eCNS 作為無線集群系統的核心網設備，其部署采用集中方式，可實現與基站、網管、服務器之間的互聯互通，提供鑒權管理、數字集群、會話及移動性管控一系列相關業務。通過自定義端口Tx、Rx、Gi 和eAPP系統外接，完成集群系統的調度功能；經公開接口S1和基站相連，完成網元間的數據及信令交互；通過自定義操作維護接口與網管eOMC 通信，實現對核心網的操作維護。

eCNS 軟件采用分布式結構，可實現配置、故障、性能、設備、安全等管理，完成對子系統的實時監控。

1.2 專網操作維護中心eOMC

eOMC 用于操作維護系統中的網元設備，主要實現網元的告警及性能監控、配置下發、文件查詢等功能。其采用C/S 模式，管理員可操作客戶端實現維護各網元系統及數據處理。

1.3 行業業務應用軟件系統eAPP

eAPP 調度系統集成多媒體調度中心eMDC、多媒體錄制播放服務器eMRS，主要完成多媒體（語音、數據和視頻）業務調度功能。eUDC 可部署在eMDC 服務器上，用于構建用戶安全接入應用策略平臺，提供開戶管理、用戶信息管理、終端設備eUE 管理和終端序列號IMEI 校驗，同時提供應用軟件推送和用戶登錄鑒權等服務。

其中，eMDC 作為eAPP 的主要設備，完成多媒體業務調度，同時管理媒體流。eMRS 是多媒體錄制播放服務器，提供視頻語音錄制、點播和管理功能。

1.4 專網基站eNodeB

eNB 是無線集群系統的接入設備，由基帶處理模塊eBBU、射頻拉遠模塊eRRU 與天饋系統三個部分組成，使用分布式結構。一臺eBBU 通過基于CPRI 光纖與多個eRRU 相連，同時每臺eRRU 配置一個天饋系統。

eBBU 主要完成集群數據接入、基帶信號處理、操作維護控制等功能。eRRU 實現信號的變頻和功率放大功能，配備的天饋系統負責射頻信號的接收和發射。

1.5 多媒體智能調度臺eDC

eDC 是調度系統的業務呈現與管理平臺，通過可視化圖形界面實現專網下的語音、視頻、短信等多種功能，如錄音錄像調取、緊急事件回應、查詢歷史通話等。

2 西南某機場區域1.8GHz 寬帶集群系統架構

圖2 西南某地區空管1.8GHz寬帶集群系統架構

西南某地區空管局所建設的1.8GHz 無線寬帶集群系統，覆蓋機場周界所有區域，包括：機坪、滑行道、導航臺、下滑臺、航管樓等室外區域，頻段為1795-1805MHz，是民航專用同頻組網，單個基站最大傳輸速率7Mb/s，帶寬共計10MHz。

1.8GHz 無線寬帶集群系統具備各民航單位（如：空管、機場集團、航司等）業務所需特性，各民航單位工作人員（如：空管管制、機場機務、航司地勤等）可通過該系統相互配合、實時協調，共同完成空管調度、車輛管理、機場維保、地勤保障[3]，確保機場7×24正常運作、航班正點運行。

1.8GHz 無線寬帶集群系統可分為四個部分：核心區、基站區、終端區、外部系統接入區。

核心區：由eSCN210 核心網、（eUDC+eMDC）調度機服務器、eMRS 錄音錄像服務器、eOMC910網元管理系統及主備交換機組成，各子單元由以太網接口相連，均置于空管網絡機房內。主要作為核心處理單元，負責管控整個機場區域網絡中的各子單元及信號的數據處理、分發。

基站區：目前該系統共設有7套eNB530基站，其中3臺RRU 為拉遠站，分別引接其中3臺BBU 以增加延伸覆蓋范圍?；就ㄟ^光鏈路與核心控制區設備相連，用于機場各覆蓋作業區域無線信號數據的接收和發送。

終端區：終端區設備eUE 可分為手持型與車載型。手持終端主要供空管運控、機場及航司地服等工作人員使用，提供航空器活動區協同放行、控制區地面車輛運行調度、地面綜合服務。車載終端主要配備給各單位工作在機坪上的車輛，便于對車輛位置、速度等進行檢查及監控跟蹤。

外部系統接入區：通過防火墻及傳輸網實現與民航其他相關單位的外部系統對接，以1.8GHz 寬帶集群系統為承載，完成多種業務在綜合網絡中協同運作。

3 1.8GHz 寬帶集群系統的業務應用

目前，西南某地區空管以1.8GHz 寬帶集群系統作為數據業務承載平臺，融合空管場面監視、氣象、ADS-B、多點定位等場面數據，研發出運行態勢系統、場面監控系統，裝配在手持終端上，實現該區域機場態勢及場面監控。具體功能如下：

運行態勢系統：空管運管人員可在手持終端上查看西南四地實時動態的航班放行、延誤、氣象信息，以便對當日機場運行情況進行整體掌握，并及時作出動態調整。

場面監控系統：機場調度及航司機務等可在手持終端上全程監視網絡覆蓋區域內航空器、車輛、人員位置、速度信息[4]，配合不同種類標牌區分不同類型目標，以進行控制區內的場面管理。

圖3 運行態勢系統與場面監控系統界面圖

4 結束語

本文介紹了西南某地區空管基于TD-LTE 技術的1.8GHz 無線專網寬帶集群系統架構及應用，該系統具備高安全性、強可靠性、大帶寬等優點，能實現民航運輸中各應用場景下的實時調度、監控等功能，具有廣闊的發展前景。隨著民航通信技術的持續發展，該技術終將逐步推廣應用于全國各機場。