LTE-U在智慧安防系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

張鵬飛，藍(lán)維旱，高 峰

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)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(quán)頻譜上的LTE[1]。該技術(shù)將LTE部署到非授權(quán)頻譜，并采用標(biāo)準(zhǔn)LTE空口協(xié)議完成通信。采用LTE-U技術(shù)可以利用集中調(diào)度、干擾協(xié)調(diào)、HARQ重傳以及CA載波聚合等技術(shù)，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(yàn)，同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)和建設(shè)成本。LTE-U方案的設(shè)計(jì)理念是把大而全的公網(wǎng)LTE系統(tǒng)輕量化、微型化、定制化，并集成多種應(yīng)用以及多樣化的終端，使之更好地匹配行業(yè)的不同需求，提供至微服務(wù)，充分發(fā)揮LTE-U可組網(wǎng)、傳輸時(shí)延小、抗干擾能力強(qiáng)、覆蓋半徑大、QoS保障好、安全性高、可靠性高且易管理維護(hù)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，開啟行業(yè)用戶寬帶無線通信新的紀(jì)元。

1 LTE-U自組網(wǎng)通信系統(tǒng)

LTE-U自組網(wǎng)通信系統(tǒng)由LTE-U接入終端（用戶單元）、LTE-U基站、核心網(wǎng)以及業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)組成，如圖1所示。接入終端可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景選擇固定式終端和車載式終端。LTE-U基站負(fù)責(zé)提供自組網(wǎng)沿線的無線覆蓋，可以同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶，實(shí)現(xiàn)多址接入[2]。EPC核心網(wǎng)負(fù)責(zé)對(duì)終端的鑒權(quán)和注冊(cè)認(rèn)證工作，并將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)至業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)。業(yè)務(wù)應(yīng)用可提供多媒體調(diào)度、語音視頻通話、GIS服務(wù)、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

圖1 LTE-U自組網(wǎng)系統(tǒng)組成

2 應(yīng)用部署

根據(jù)實(shí)地環(huán)境勘測(cè)結(jié)果，準(zhǔn)確架設(shè)基站位置，確保達(dá)到最優(yōu)的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果。在特定場(chǎng)景架設(shè)高清全景攝像頭，巡邏車安裝車載CPE設(shè)備和車載平板電腦，實(shí)現(xiàn)巡邏車與部級(jí)或省級(jí)視頻云平臺(tái)的通信連接，部級(jí)和省級(jí)視頻云平臺(tái)可以實(shí)時(shí)通過車載CPE調(diào)度高速巡邏車和規(guī)劃車輛運(yùn)行的軌跡，同時(shí)巡邏車在得到部級(jí)或省級(jí)視頻云平臺(tái)授權(quán)后，可以在車上監(jiān)測(cè)高速沿線部署的攝像頭。

LTE-U自組網(wǎng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示，采用多基站聯(lián)合組網(wǎng)覆蓋方案，一個(gè)是LTE現(xiàn)有授權(quán)頻段下的RRU，一個(gè)是未授權(quán)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(quán)頻段的LTE-U實(shí)現(xiàn)耕地載波聚合，提供更多的頻譜資源和更好的覆蓋效果[3]。基站間通過有線或者微波的形式與中心機(jī)房的EPC核心網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，LTE-U終端可選擇固定式終端和車載式終端，同時(shí)針對(duì)每個(gè)終端發(fā)放一張具有安全認(rèn)證控制能力的USIM卡，只有CPE端進(jìn)行注冊(cè)過的終端方可接入網(wǎng)絡(luò)，以確保LTE-U自組網(wǎng)無線通信網(wǎng)絡(luò)的安全可靠。

圖2 LTE-U自組網(wǎng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3 效果分析

本次在瓊海某地部署LTE-U自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，根據(jù)規(guī)劃思路完成點(diǎn)位的實(shí)景勘測(cè)和布控設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，LTE-U自組網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用凸顯以下的優(yōu)勢(shì)。一是快速部署。LTE-U產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度。二是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。適合固定覆蓋和車載。整個(gè)系統(tǒng)部署靈活，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，適合組建行業(yè)無線通信網(wǎng)絡(luò)。三是解決通信和業(yè)務(wù)系統(tǒng)相互獨(dú)立的問題。視頻傳輸不再依賴運(yùn)營(yíng)商公共網(wǎng)絡(luò)，所有網(wǎng)元全部納入視頻專網(wǎng)。攝像頭經(jīng)CPE與LTE-U基站的通信所使用的無線鏈路為獨(dú)享鏈路，擁有充分的空口帶寬資源保證傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。不必再為每一路攝像頭專門敷設(shè)傳輸鏈路，一個(gè)LTU-U基站可以同時(shí)為其覆蓋區(qū)內(nèi)的多路攝像頭提供視頻流無線回傳業(yè)務(wù)。四是降低建設(shè)成本。采用LTE-U自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，前端攝像頭不采用視頻專網(wǎng)有線回傳，省去路面開挖、線路接續(xù)等專線敷設(shè)成本，降低工程造價(jià)。

4 結(jié) 論

本文探討了LTE-U自組網(wǎng)通信系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)，并通過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證LTE-U自組網(wǎng)在智慧安防工程的性能、安全和造價(jià)。實(shí)踐證明，LTE-U自組網(wǎng)在智慧安防建設(shè)應(yīng)用中有效且安全可靠。