TD-LTE无线专网系统在黄河下游堤防的实地环境测试研究

袁卫宁 蔡捷

摘 要：本文主要介绍了TD-LTE宽带无线专网系统，并在黄河下游花园口水文站对该系统进行了实地环境测试。测试结果表明，TD-LTE无线专网系统稳定可靠，大部分设备的覆盖范围满足黄河下游防洪工程安全监测系统对宽带信息传输安全稳定和传输宽带需求。

關键词：TD-LTE宽带无线专网系统;实地测试;黄河下游通信站点

中图分类号：TV871;TP277 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）14-0031-03

Research on Field Environmental Testing of TD-LTE Wireless

Special Network System on the Lower Yellow River Estates

YUAN Weining CAI Jie

（Yellow River Water Resources Commission Information Center，Zhengzhou Henan 450003）

Abstract： This paper mainly introduced TD-LTE wireless special network system， and  did the environmental test at huayuankou hydrology station in lower Yellow River. The test results show that TD-LTE wireless special network system is stable and reliable， the coverage of most of the equipment meets the requirements of the Yellow River downstream flood control project safety monitoring system for the security and stability of broadband information transmission and transmission bandwidth.

Keywords： TD-LTE wireless special network system;environmental test;communication stations in the lower Yellow River

黄河是中华民族的母亲河。人民治理黄河以来，特别是新中国成立后，先后对黄河下游进行了大规模治理，初步形成了“上拦下排，两岸分滞”的下游防洪工程体系。这些防洪工程的建设与完善，确保了黄河下游地区的黄河安澜（长治久安），保障了国家经济与社会持续发展和人民生命财产的安全。

通信传输系统作为防洪工程安全监测系统的基础设施，需要提供安全、可靠、满足带宽需求的信息传输通道。考虑到黄河下游防洪工程点多、面广、线长的实际情况，同时下游临黄涵闸的涵闸监控系统，对信息传输的安全性和实时性要求极高。因此，通过前期调研和论证，充分利用现有的黄河防汛通信专网资源，采用自建TD-LTE宽带无线专网系统，提供全方位覆盖、随时随地接入的宽带信息传输通道，提高水利工程监管能力，满足防洪抢险和现代化、精细化管理需求[1]。

为了充分论证TD-LTE宽带无线专网系统建设的可行性，并为通信站点规划和今后的设备选型提供科学依据，2019年4～5月，黄委信息中心特邀6家国内主流设备生产厂商，在黄河下游河南郑州花园口大堤周边，对各厂商提供的TD-LTE系统和通信设备进行各种情况下的实地环境现场测试。在现场测试过程中在同种情况下对各个厂商的产品进行测试，并分别记录和比较分析，从而进一步明确通信站点规划，为以后选择可靠、系统稳定、适应黄河下游环境的产品提供第一手资料。

1 TD-LTE无线专网系统技术简介

TD-LTE无线专网解决方案，是基于成熟第四代移动通信系统（4G）的技术平台，采用OFDM、MIMO等多种TD-LTE先进技术以及定制的专业宽带集群技术，同时具有专业集群通信性能、高可靠性和高实时性数据视频传输以及多媒体调度的能力。图1是TD-LTE无线专网网络结构框图。

TD-LTE无线专网的主要特点如下。①采用TDD技术，可充分利用频谱资源较多的TDD频段。在占用20MHz频谱资源的情况下，下行最高速率达到100Mb/s;上行最大速率达到50Mb/s，满足高速数据传输的要求。②TD-LTE无线专网国家分配有专网频段，不易受干扰，网络安全性、可靠性高，在发生突发事件时，不会发生网络拥塞。③提供宽带无线传输，一张网络同时支持宽带数据传输和集群调度。④可以提供宽带无线数据传输、视频监控及调度、语音集群调度等多种业务。⑤组网灵活，可扩展性好，支持从单站通信到城市联网到城际大规模互连等不同规模的组网。

2 测试环境与系统配置

测试地点中心基站位于河南省郑州市花园口，基站通信铁塔高度为84m，测试天线挂高42m，铁塔面临大堤，测试方向为沿大堤东向、西向、大堤内向等区域的通信项目测试，系统频谱资源配置为10MHz，使用1.8GHz专网频段[2]。

设备厂商测试系统配置为：TD-LTE系统基站控制器1套、1.8GHz基站1套、测试车辆1辆，车辆配备6m天线杆;测试终端设备若干（包括CPE、手持终端等）;1 785～1 795MHz扇区天线3面，WiFi全向天线1根;1套数据流量监测软件DUMETER，FTP测试软件1套，笔记本电脑2台、逆变器1台。

黄委信息中心提供通信机房、通信铁塔、供电系统，花园口机房至基站光纤拉远功能测试点的光缆线路、高清摄像头、视频系统。

3 測试方法及内容

3.1 基站覆盖距离测试

测试项目：覆盖距离测试（终端分增强型、普通型两种，分别测试）。

测试目的：测试单站单小区拉远覆盖能力。

预置条件：系统正常运行，业务服务器正常;系统带宽配置为10M，上下行子帧配比3∶1;下行传输模式TM3;AMC、HARQ和MIMO自适应等功能开启。

测试步骤：①选择拉远路线，规划从小区近点向远点方向的拉远路线;②在拉远路线起点，一部CPE接入，连接FTP业务服务器进行上行数据业务，记录在上行速率为4Mb/S时的边缘点距离基站距离;③在上行速率为4Mb/S时的边缘点位置，一部CPE接入，连接FTP业务服务器进行下行数据业务，记录边缘点的下行流量带宽;④在拉远路线起点，一部CPE接入，连接FTP业务服务器进行上行数据业务，记录在上行速率为2Mb/S时的边缘点距离基站的距离;⑤在上行速率为2Mb/S时的边缘点位置，一部CPE接入，连接FTP业务服务器进行下行数据业务，记录边缘点的下行流量带宽。

3.2 基站吞吐量测试

测试项目：吞吐量测试。

测试目的：测试基站的上、下行峰值吞吐量。

预置条件：系统正常运行，业务服务器正常;系统带宽配置为10M，上下行子帧配比3∶1;下行传输模式TM3;AMC、HARQ和MIMO自适应等功能开启。

测试步骤：在测试站点附近选择极好点（LTE无线信号强度高于-85dBm，信噪比高于15dB），将一部CPE接入，连接FTP业务服务器进行上行数据业务;保持3min，记录测试点的上、下行峰值/均值吞吐量。

3.3 传输视频业务质量测试

测试项目：传输视频业务质量测试。

测试目的：测试视频业务质量。

预置条件：系统正常运行，业务服务器正常;系统带宽配置为10M，上下行子帧配比3∶1;下行传输模式TM3;AMC、HARQ和MIMO自适应等功能开启。

测试点：上行速率4Mb/S处;在上行速率为4Mb/S时的边缘点位置，将CPE接入网络，高清摄像头上电;基站控制中心通过LTE系统与摄像头建立链接;基站控制中心同时观察，记录视频是否流畅;基站控制中心录像2min。

3.4 基站光纤拉远功能测试

测试项目：基站光纤拉远功能测试。

测试目的：测试光纤拉远。

预置条件：系统正常运行，业务服务器正常;系统带宽配置为10M，上下行子帧配比3∶1;下行传输模式TM3;AMC、HARQ和MIMO自适应等功能开启。

测试步骤：①将10km光纤连接BBU与RRU之间;②启动基站设备;③在设备网管上观察并记录BBU、RRU光口状态（BBU光口接收功率高于50μW，RRU光接口接收光功率高于50μW）。

3.5 CPE外置工业WiFi覆盖能力测试

测试项目：CPE外置工业WiFi覆盖能力测试。

测试目的：测试CPE外置WiFi覆盖能力。

预置条件：WiFi工作正常。

测试步骤：①WiFi接口连接全向天线;②CPE LAN口连接一台笔记本电脑（1），搭建FTP服务器;③启动WiFi，规划从WiFi覆盖近点向远点方向的拉远路线;④在规划路线起点，笔记本电脑（2）接入WiFi网络，连接FTP业务服务器进行上行数据业务，记录在上行速率为4Mbps时的边缘点距离基站的距离。

4 测试结果分析

本次测试地点位于黄河下游花园口，惠金黄河河务局通信机房为中心基站站点，沿黄河大堤西向延伸至约40km处，东向至约40km处，大堤内向即黄河滩区约15km处，进行了实地环境测试。

TD-LTE无线专网系统，采用成熟的4G移动通信平台。本次测试设备采用了主流生产厂商设备，因此，各个厂商的系统测试，都具备较高的系统稳定性和可靠性，网管软件功能比较丰富[3]。

基站覆盖距离测试中，在测试点无阻挡或阻挡较弱情况下通信距离较远，大部分覆盖距离都在10km以上。增强型终端（5W）最大通信距离达到26.88km，平均传输速率6.5Mb/S。增强型终端（2W）最大通信距离达16.96km，平均传输速率13.1Mb/S;增强型终端（2W）最小通信距离8.1km，平均传输速率9.8Mb/S。

普通型终端（0.2W）在测试点无阻挡或阻挡较弱情况下，大部分覆盖距离都在10km以上。最大通信距离达到29.3km，平均传输速率3.6Mb/S;最小通信距离8.08km，平均传输速率5.45Mb/S。

基站吞吐量测试中，基站吞吐量单扇区上行最大吞吐量为21.4Mb/S，最小吞吐量为13.1Mb/S，单扇区下行最大吞吐量为24.89Mb/S，最小吞吐量为11Mb/S。

传输视频业务质量测试中，视频业务质量测试规定在大堤内向同一地点测试，各厂商视频测试传输效果均较好，图像清晰、流畅，传输速率均在4m左右。

CPE外置工业WiFi覆盖能力测试最大382m，最小360m，但均是在基本无阻挡情况下测试所得结果，在树林阻挡情况下，测试距离只有几十米，且数据传输不稳定。基站光纤拉远功能测试结果显示，所有厂商的系统功能均正常。

本次实地环境测试结果表明，TD-LTE无线专网系统稳定可靠，大部分设备的覆盖范围满足规划设计要求。TD-LTE无线专网系统建设，能够满足黄河下游防洪工程安全监测系统，满足宽带信息传输安全稳定和传输带宽需求。今后，在站址规划和站点建设中，应尽量避开严重阻挡的高大密集树木群，以保障通信质量的通信畅通。

参考文献：

[1]冯海亮.基于TD-LTE数字集群的宽带无线专网架构及关键技术研究[J].网络技术，2015（6）：61-63.

[2]于翔川.TD-LTE无线宽带专网应用探讨[J].智慧城市，2013（8）：49-52.

[3]何浩.长江水面TD-LTE宽带无线专网方案研究[J].移动通信，2016（13）：57-61.