LTE-U在智慧安防系統中的應用研究

張鵬飛，藍維旱，高 峰

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

LTE-U的全稱是LTE in Unlicensed spectrum，即非授權頻譜上的LTE[1]。該技術將LTE部署到非授權頻譜，并采用標準LTE空口協議完成通信。采用LTE-U技術可以利用集中調度、干擾協調、HARQ重傳以及CA載波聚合等技術，獲得更好的魯棒性和頻譜效率，提供更大的覆蓋范圍和更好的用戶體驗，同時降低運營和建設成本。LTE-U方案的設計理念是把大而全的公網LTE系統輕量化、微型化、定制化，并集成多種應用以及多樣化的終端，使之更好地匹配行業的不同需求，提供至微服務，充分發揮LTE-U可組網、傳輸時延小、抗干擾能力強、覆蓋半徑大、QoS保障好、安全性高、可靠性高且易管理維護等技術優勢，開啟行業用戶寬帶無線通信新的紀元。

1 LTE-U自組網通信系統

LTE-U自組網通信系統由LTE-U接入終端（用戶單元）、LTE-U基站、核心網以及業務應用平臺組成，如圖1所示。接入終端可根據實際場景選擇固定式終端和車載式終端。LTE-U基站負責提供自組網沿線的無線覆蓋，可以同時服務多個用戶，實現多址接入[2]。EPC核心網負責對終端的鑒權和注冊認證工作，并將數據流轉發至業務應用平臺。業務應用可提供多媒體調度、語音視頻通話、GIS服務、視頻監控、數據傳輸等。

圖1 LTE-U自組網系統組成

2 應用部署

根據實地環境勘測結果，準確架設基站位置，確保達到最優的無線網絡覆蓋效果。在特定場景架設高清全景攝像頭，巡邏車安裝車載CPE設備和車載平板電腦，實現巡邏車與部級或省級視頻云平臺的通信連接，部級和省級視頻云平臺可以實時通過車載CPE調度高速巡邏車和規劃車輛運行的軌跡，同時巡邏車在得到部級或省級視頻云平臺授權后，可以在車上監測高速沿線部署的攝像頭。

LTE-U自組網應用網絡架構如圖2所示，采用多基站聯合組網覆蓋方案，一個是LTE現有授權頻段下的RRU，一個是未授權頻段的RRU。兩者都通過CPRI接口連接至BBU，寬帶在MAC層完成聚合，通過工作在未授權頻段的LTE-U實現耕地載波聚合，提供更多的頻譜資源和更好的覆蓋效果[3]?；鹃g通過有線或者微波的形式與中心機房的EPC核心網進行組網，LTE-U終端可選擇固定式終端和車載式終端，同時針對每個終端發放一張具有安全認證控制能力的USIM卡，只有CPE端進行注冊過的終端方可接入網絡，以確保LTE-U自組網無線通信網絡的安全可靠。

圖2 LTE-U自組網應用網絡架構

3 效果分析

本次在瓊海某地部署LTE-U自組網通信系統，根據規劃思路完成點位的實景勘測和布控設計。與傳統架構進行對比，LTE-U自組網在實際應用凸顯以下的優勢。一是快速部署。LTE-U產品造型小巧，不僅降低了基站的安裝部署的難度，還有效提高了網絡建設速度。二是系統結構簡單。適合固定覆蓋和車載。整個系統部署靈活，操作維護簡單，適合組建行業無線通信網絡。三是解決通信和業務系統相互獨立的問題。視頻傳輸不再依賴運營商公共網絡，所有網元全部納入視頻專網。攝像頭經CPE與LTE-U基站的通信所使用的無線鏈路為獨享鏈路，擁有充分的空口帶寬資源保證傳輸的實時性和穩定性。不必再為每一路攝像頭專門敷設傳輸鏈路，一個LTU-U基站可以同時為其覆蓋區內的多路攝像頭提供視頻流無線回傳業務。四是降低建設成本。采用LTE-U自組網通信系統，前端攝像頭不采用視頻專網有線回傳，省去路面開挖、線路接續等專線敷設成本，降低工程造價。

4 結 論

本文探討了LTE-U自組網通信系統的技術架構，并通過實際應用驗證LTE-U自組網在智慧安防工程的性能、安全和造價。實踐證明，LTE-U自組網在智慧安防建設應用中有效且安全可靠。