基于LTE技术的训练场区无线宽带专网

袁小平

摘 要军事训练演习场区，需要构建一个能承载训练演习信息业务、数据交互传输的无线宽带专用网络，由于训练演习活动的特殊性，使其网络需求在通信容量、终端数量和并发通信等方面与一般公用无线移动通信网络有所不同，本文就训练演习场区网络需求和LTE网络的技术特点，对LTE技术在满足训练演习场区无线宽带专网需求进行分析。

【关键词】网络需求 LTE技术 需求应对

构建一个能涵盖训练演习时各项业务、承载各类数据信息交互传输等业务的无线宽带专网，是军事训练演习场区的一个基础建设内容，LTE移动通信具有技术先进、网络保障能力强等优势，能较好的适应训练场区网络需求特点，为训练场区无线移动宽带专网构建提供解决方案。

1 训练场区无线专网的需求

训练演习场区无线宽带专网，用于场区训练演习时视频监控，语音、移动数据、交战及环境感知等各类终端的数据传输，导调指挥与勤务保障信息交互流转，由于训练演习活动的特殊性，其网络需求除具备一般公用移动通信网络的基本属性外，还具有以下特点：

（1）网络需承载视频监控路数多、上传数据量大。对训练演习场景的实时掌控，需要建立多路固定与移动视频监控，而视频传输需占用网络容量多，网络上行呑吐量大、时延要求高。

（2）区域内各类终端多、数据推送频次高。场区内人员、装备终端和战场模拟、环境感知类等训类终端数量多，需实时采集推送信息，形成大量的数据频繁传输，使系统信令开销增大，易引发使网络控制平面产生拥塞，需要对信令高效控制。

（3）终端用户上线使用相對集中、并发通信要求高。演习训练过程中，各类终端或按时间节点进行信息交互，或需实时推送采集的数据，从而引发终端的集中上线，形成网络热点区域。而用户数最大可调度数受限于系统的控制信道和数据信道容量，过多的上线终端会引发核心网拥塞和接入网拥塞问题。

2 LTE无线网络技术优势

LTE移动通信技术，采用了OFDM、MIMO、64QAM高阶调制等关键技术，较目前其它技术体制无线网络在传输速率、用户容量、运用方式、承载业务等方面都有较明显的优势：

2.1 峰值速率高、时延低

理论上在20MHz带宽下，可提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率。控制面时延小于100ms，用户面延迟不超过5ms。通信的高速率和低时延可使网络在无线数据业务的承载上表现更加优异，有利于视频监控、数据传输的实时性。

2.2 频谱效率较高，带宽运用灵活、上下行配比可调

LTE频谱效率是3G无线制式的3-4倍，支持成对或非成对频谱，可使用1.4 MHz、3MHz 、5MHz、10MHz、15MHz 以及20MHz不同大小的系统带宽，便于系统灵活部署，上下行时隙配比可调，支持多种时隙配比模式，可更好的满足多种业务需求。

2.3 支持多种业务功能

支持语音、专业集群，短消息、定位、图像和高清视频等高速无线分组数据业务等，充分满足各种应用场景下的使用需求。

3 训练场区LTE无线专网应对需求分析

应用LTE技术构建训练场区无线移动专网，需要充分分析其需求特点，发挥好LTE系统网络的技术优势，对容量、数据频发与并发通信等难点问题，除采取的合理选配基站、保障用频带宽、热点区域机动基站辅助等常规措施外，还需运用好LTE技术特点，对系统进行科学规划设计，以满足训练场区通信网络的需求。

3.1 容量需求

LTE理论峰值速率在20MHz的带宽内，下行为100Mbps（2×2MIMO），上行为50Mbps（2×1MIMO），除去系统开销和编码冗余，数据净荷峰值速率约为下行80Mbps、上行20Mbps。当上下行时隙配比为3：1时，单小区峰值速率上行为26.24Mb/s，下行为51.68Mb/s，训练场区无线网络的容量需求中，上下行需求差异大，实时视频的上行呑吐量是需求主体，需调上下行配比，增加网络上行速率，满足容量需求。以单扇区上行容量为20Mb/s为例，如果单路监控采用2Mb/s（720P），则单扇区可承载10路720P高清视频；而采用1 Mb/s（D1），则单扇区的可承载13～20路D1格式标清视频。

3.2 大量数据终端形成数据频繁传输需求

训练演习中大量的终端须周期性推送各类数据，且其数据多为小于200字节的小数据，小数据频繁传输会对网络系统开销形成压力，须针对性采取技术优化手段：

（1）调度算法定向优化设计，采用增强型半静态调度的算法，充分利用上行汇报业务中数据包周期性到达的特点，一次授权，周期使用，节省系统用于调度指示的PDCCH资源，支持更多的终端接入，为其他需要动态调度的业务保留一定的控制信息以供使用，提高系统的实际可达用户容量。

（2）对系统的控制信令进行轻量级的定制，从而解决信令网络拥塞问题。

（3）随机接入拥塞解决方案，对海量终端的传输进行优先级控制，保证时间控制要求较高的终端优先传输，而对时间控制要求较低的终端可以等到系统负载较低的时候再传输。四是海量终端的异构分层组网策略。引入终端间脱网/半脱网直接通信技术，在训练场区内实现无线自组织网络与无线蜂窝网络的协同分层组网覆盖，减轻海量终端对基站调度算法和上下行控制信道带来的压力，优化网络容量不足与随机接入拥塞问题。

3.3 最大同时在线并发用户数需求

该项指标主要与系统协议字段的设计以及设备能力相关，需要基站在程序上保持用户状态，而不需要每帧调度用户就可以保证用户的“始终在线”。通过协议设计以及系统设备能力进行相应的升级优化，设计高效的多用户调度法、多小区负载均衡以及相应的资源分配策略，保证尽可能多的用户同时在线。

4 结论

LTE无线宽带通信网具有通信速率高、时延低，频谱效率高上下行灵活配比，支持业务种类多，其技术目前较为成熟，在训练场区构建以LTE技术无线网络，承载演习训练时的数据信息传输等业务，能较好地满足演习训练活动特殊性对无线宽带专网的需求。

参考文献

[1]朱雪田，安晓东.TD-LTE无线性能分析与优化[M].电子工业出版社，2014.

[2]肖开宏.LTE无线网络规划与设计[M].人民邮电出版社，2012.

[3]朱兵.智能电网通信网的新技术TD-LTE无线专网[J].中国安防，2014（11）.

作者单位

解放军73501部队 广东省汕尾市 516624endprint