TD-LTE关键技术在水利防汛中的应用展望

2013-09-04淮河水利委员会通信总站秦超杰

通信世界 2013年26期

淮河水利委员会通信总站 | 秦超杰

LTE是由国际标准化组织3GPP制定的UMTS技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，并支持多种带宽分配，频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖显著提升。TD-LTE采用了TD-SCDMA的技术和设计理念，无线网络架构更加扁平化，增强了空中接口的传输能力，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。随着技术的不断完善，TD-LTE一定会得到各主流通信设备商和运营商的广泛关注，并逐步实现在水利、电力、气象等行业的大规模应用。

TD-LTE的技术特点

采用OFDM和MIMO技术

TD-LTE采用了更适合宽带系统的OFDM技术，结合MIMO多天线和快速分组调度等先进的设计，实现了更高的峰值通信速率，同时能够提供比3G HSPA提高2～3倍以上的频谱利用效率。在采用下行2天线/上行1天线、20MHz的系统带宽和3:1的下行与上行时隙比例配置的情况下，TD-LTE网络的下行峰值速率可以达到110Mbit/s，上行峰值速率达到30Mbit/s。

灵活的系统带宽和载波聚合

TD-LTE支持1.4/3/5/10/15/20MHz总共6种不同的系统带宽选项，更为先进的TD-LTEAdvanced通过载波聚合技术，可以支持以上6种带宽选项的不同组合，包括连续或者非连续频率资源的组合使用，最大可以达到100MHz的系统带宽，充分满足各种频率资源场景和网络部署带宽的需求。

简化的网络架构和智能化的网络管理

TD-LTE取消了RNC节点，采用扁平化的网络架构和更加简化的系统协议设计，利用SON技术，实现智能化的网络管理，有效降低了网络成本。

动态的分组调度技术

TD-LTE简化的网络结构降低了传输时延，促进了动态资源调度技术的应用。在空中接口的技术设计中，TD-LTE采用完全基于分组交换的资源分配方式，根据用户的情况，能快速地进行最优的资源分配，为各种实时业务提供QoS保证的同时，也有效保证了系统资源的利用效率。

灵活的上下行时隙比例配置

上下行时隙比例的灵活配置是TDD技术的一个重要特点，TD-LTE支持7种不同的上下行时隙比例配置，包括下行多数的9:1到上行多数的2:3，可以根据实际网络中上下行业务量不同的需求情况进行相应的选择，满足不同的规划需求，增加TD-LTE网络上下行业务量配置的灵活性。

基于信道互易性的智能天线技术

TDD信道的互易性为智能天线技术的应用提供了便利，TD-LTE延续TD-SCDMA的智能天线技术并进行了扩展，进一步提升系统性能，尤其是网络边缘用户的通信性能。

基于TD-LTE技术的网络架构

LTE技术中的传统语音业务只是网络给终端用户提供的服务之一，其关键的设计目标是实现网络完全基于分组交换，不再采用3G网络中的双核心结构，而是让分组核心网（MSC/VLR）成为管理UE移动性和处理信令的惟一核心网，实现综合业务通过IP多媒体系统（IMS）服务终端用户。

在具体的行业应用中，基于TD-LTE技术的网络由指挥调度平台、核心网、基站、应用终端四部分组成。

指挥调度应用平台是宽带无线多媒体集群系统的调度控制中心，负责集群协调调度、呼叫控制、用户调度、应用扩展等功能，同时为用户提供调度操作界面。指挥调度应用平台的主要网元，包括调度台(DC)、录音/录像服务器(ReS)、安全服务器(SeS)和各种应用服务器(ApS)等。

核心网EPC主要负责UE的网络侧移动性管理、业务数据的统一交换控制和传送，具有移动性管理功能，包括移动性管理实体（MME）、网关x-GW以及策略控制与计费规则实体PCRF。MME基本功能包括负责用户接入控制、非接入层（NAS）信令处理、用户移动性管理、网络管理、x-GW选择控制、业务承载的核心网侧资源控制、鉴权过程管理等功能的处理。同时，处理来自交换控制中心（SCC）的集群控制信令并进行集群业务承载管理，与RDS交互获取集群信息，控制eNodeB与UE间建立集群业务承载空口上行数据链路的分配与释放等。

基站eNodeB为宽带无线多媒体集群系统中的接入网设备，主要负责无线信号的发送和接收、空口无线资源管理和接入网侧移动性管理，可采用模块化、可配置、可裁剪的统一硬件架构平台，实现设备的即插即用。

应用终端包括手持单兵终端、头盔单兵终端、多功能车载台、无线高清摄像头、无线专业摄像机、CPE、上网卡等，实现综合业务的传输。