黃河中下游“TD-LTE”數(shù)字移動(dòng)通信研究

蔡捷 袁衛(wèi)寧

摘 要：光纖通信是以光波作為信息載體、光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。本文闡述了在黃河下游采用沿黃光纖環(huán)網(wǎng)的組網(wǎng)方式，組建黃河沿河兩岸基層單位及信息采集點(diǎn)的通信基站，實(shí)現(xiàn)重要信息互聯(lián)與傳輸?shù)墓饫w化、關(guān)鍵工程管理的可視化。

關(guān)鍵詞：黃河;移動(dòng)通信;光纖;環(huán)網(wǎng);基站

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）19-0008-03

Abstract： Optical fiber communication is a kind of communication mode which takes light wave as information carrier and optical fiber as transmission medium. This paper elaborated on the construction of communication base station along both banks of the Yellow River and the information gathering points by means of the optical fiber ring network along the Yellow River in the lower reaches of the Yellow River， so as to realize the optical interconnection and transmission of important information and visualization of key project management.

Keywords： The Yellow River;mobile communication;optical fiber;ring network;base station

1 黃河上的通信是治黃體系的重中之重

黃河是中華民族的發(fā)源地，在這一區(qū)域生活、繁衍的人民創(chuàng)造了燦爛的中華文明。黃河全長(zhǎng)5 464km、流域面積75.3萬(wàn)km2，自西向東分別流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南和山東9個(gè)省、市、自治區(qū)，是世界第五大長(zhǎng)河，是中國(guó)第二長(zhǎng)河，是中華民族的“母親河”。

黃河安危，事關(guān)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展大局。歷史上的黃河，曾給人民造成了沉重災(zāi)難。黃河下游屬于“地上懸河”，這里分布著河南、山東兩省重要的大中型城市。同時(shí)，下游灘區(qū)還住著近200萬(wàn)人民群眾，一旦發(fā)生洪水，黃河下游將面臨著極大的防洪搶險(xiǎn)壓力，稍有疏忽，將可能造成不可估量的損失。在面臨防洪搶險(xiǎn)等應(yīng)急突發(fā)事件時(shí)，信息的及時(shí)上傳下達(dá)，都有賴于一個(gè)安全、穩(wěn)定、暢通的通信信息保障網(wǎng)絡(luò)，對(duì)避免或減少人民生命財(cái)產(chǎn)損失起著關(guān)鍵作用。

黃河下游河南、山東兩省的基層單位和信息系統(tǒng)采集點(diǎn)大多分布在黃河兩岸及灘區(qū)，點(diǎn)多、面廣、人少、分散偏僻、遠(yuǎn)離行政自然村，并且大都處在行政區(qū)域邊緣，對(duì)公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，移動(dòng)、聯(lián)通、電信均有盲區(qū)。目前，黃河下游基層單位防洪工程信息通道落后已成為制約黃委信息化建設(shè)發(fā)展的瓶頸。當(dāng)前，信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)，也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、現(xiàn)代化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。水利信息化是國(guó)家以信息化改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的思路在水利行業(yè)的具體體現(xiàn)，是帶動(dòng)水利現(xiàn)代化的重要措施之一。水利部黨組作出了“水利工程補(bǔ)短板，水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的決策部署，黃委深入貫徹落實(shí)水利部的決策部署，啟動(dòng)了黃河下游基層單位“TD-LTE”移動(dòng)通信系統(tǒng)建設(shè)，這將有效解決黃河下游基層單位防洪工程“最后一公里”的通信傳輸問(wèn)題。因此，建設(shè)一個(gè)安全、可靠、覆蓋基層的黃河下游光纖通信網(wǎng)絡(luò)和與之配套的通信基站，作為治黃信息化的基礎(chǔ)保障，對(duì)保障黃河安瀾、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有十分重要的作用。

2 黃河中下游通信網(wǎng)基站的設(shè)計(jì)思路

采用1.4G/1.8G“TD-LTE”無(wú)線寬帶通信技術(shù)覆蓋黃河下游兩岸約1 000km的黃河堤防。其中，河南段長(zhǎng)度約為500km，山東段長(zhǎng)度約為600km。沿河可設(shè)置60多個(gè)無(wú)線基站，每個(gè)基站覆蓋半徑為8～10km，最大可提供100M的通信接入能力，為沿河覆蓋區(qū)內(nèi)的300多個(gè)基層單位提供無(wú)線寬帶接入和應(yīng)急通信，根據(jù)覆蓋情況和業(yè)務(wù)需求，通過(guò)同站址拉遠(yuǎn)扇區(qū)的方式進(jìn)行延伸覆蓋，進(jìn)而擴(kuò)展系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母采w面。無(wú)線基站通過(guò)自建的光纖支線電路和公網(wǎng)電路實(shí)現(xiàn)基站與控制中心的聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)租用公網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)河南、山東兩省縣局、市局、省局及黃委會(huì)的網(wǎng)絡(luò)互通[1]。

2.1 基站控制器的設(shè)置

基站控制器可以設(shè)置在河南局所屬的焦作、鄭州、新鄉(xiāng)、濮陽(yáng)和開封5個(gè)市局。在山東局所屬的濟(jì)南、聊城、德州、菏澤、淄博、濱州、東平湖管理局和黃河河口管理局8個(gè)市局，將基站傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)等在所屬市局終結(jié)并存儲(chǔ)，同時(shí)支持其按需求轉(zhuǎn)發(fā)到省局及黃委?；究刂破鲗?shí)現(xiàn)所屬基站的數(shù)據(jù)處理和管理功能，要求接入基站的能力不低于10個(gè)，最大用戶數(shù)量不少于1 000個(gè)，最大系統(tǒng)吞吐率不小于2Gbps。沿黃河大堤基站部署原則上間距不大于20km，并盡量利用現(xiàn)有機(jī)房和鐵塔等基礎(chǔ)設(shè)施，并確保1M帶寬的邊緣速率。

2.2 在黃委設(shè)置1套網(wǎng)管系統(tǒng)

在河南、山東兩省局各配置1套網(wǎng)管客戶端，以實(shí)現(xiàn)日常對(duì)各自區(qū)域基站數(shù)據(jù)和無(wú)線數(shù)據(jù)終端進(jìn)行配置和管理。黃河下游沿河部署60多個(gè)1.4G/1.8G的無(wú)線通信基站。沿黃河大堤基站部署原則上間距不大于20km，并盡量利用現(xiàn)有機(jī)房和鐵塔等基礎(chǔ)設(shè)施，確保1M帶寬的邊緣速率。

系統(tǒng)提供集中網(wǎng)管。網(wǎng)管中心放在鄭州黃委會(huì)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。山東局和河南局各配置網(wǎng)管客戶端，實(shí)現(xiàn)本區(qū)域系統(tǒng)管理。綜合網(wǎng)管系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行集中的操作維護(hù)管理。網(wǎng)絡(luò)管理主要功能如下。第一，方便的圖形用戶界面。管理接入基站和無(wú)線數(shù)據(jù)終端。第二，故障管理功能。提供簡(jiǎn)單、直觀的故障管理界面。第三，網(wǎng)絡(luò)的安全管理功能，可控制操作用戶權(quán)限;對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的評(píng)估能力。第四，故障恢復(fù)能力，包括對(duì)網(wǎng)管數(shù)據(jù)的備份、恢復(fù)，網(wǎng)元數(shù)據(jù)同步等。

2.3 無(wú)線基站聯(lián)網(wǎng)線路采用自建及租用相結(jié)合的方式

基站到所屬縣局的空間采用黃河沿線已建或新建的光纖支線及微波資源，或租用公網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng);縣局至市局聯(lián)網(wǎng)可采用租用公網(wǎng)100Mbps或者自建光纜;市局至省局聯(lián)網(wǎng)采用租用公網(wǎng)100Mbps或自建光纜;山東省局至黃委聯(lián)網(wǎng)可采用租用公網(wǎng)200Mbps，河南省局至黃委聯(lián)網(wǎng)可采用自建光纖2.5G的布局。

3 黃河中下游通信網(wǎng)的系統(tǒng)配置

黃河中下游通信網(wǎng)的系統(tǒng)配置為綜合網(wǎng)管中心1套、基站控制器13套、LTE通信基站66套、無(wú)線數(shù)據(jù)終端近400臺(tái)?；究刂破鳎ㄎ⒑诵模┲С窒盗谢暮诵木W(wǎng)配置，可靈活擴(kuò)展配置，硬件平臺(tái)為電信運(yùn)營(yíng)級(jí)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)LTE接入設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)管理;技術(shù)要求：基站接入數(shù)量，應(yīng)不少于10個(gè);最大用戶數(shù)量，應(yīng)不少于1 000;最大系統(tǒng)吞吐率，應(yīng)不小于2Gbps。無(wú)線寬帶基站沿黃河岸覆蓋部署，采用分布式架構(gòu)，主要包括基帶處理單元和射頻拉遠(yuǎn)單元，頻段為1.4G/1.8GHz，支持鐵塔部署，在時(shí)隙配比為3∶1（上行∶下行）時(shí)，單小區(qū)上行吞吐量平均值大于40Mbps，單基站吞吐量平均值大于100Mbs，單基站支持不低于6個(gè)扇區(qū)的能力。處理單元BBU設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)19英寸寬、小型化的盒式設(shè)備，可支持1.4G/1.8G BBU處理基帶數(shù)據(jù)和射頻拉遠(yuǎn)單元RRU設(shè)備。根據(jù)工信部無(wú)線電管理局關(guān)于政務(wù)專網(wǎng)1.4G/1.8G頻段無(wú)線通信業(yè)務(wù)頻率要求，1.4G/1.8G射頻單元模塊需要支持20MHz頻譜。

無(wú)線數(shù)據(jù)終端（CPE）承擔(dān)LTE無(wú)線廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)和本地有線或無(wú)線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換任務(wù)，具備回傳功能，可獨(dú)立使用，用于室外部署。LTE工作頻段為1 447～1 467MHz和1 785～1 805MHz，支持靈活的上下行時(shí)隙比為3∶1、2∶2、1∶3，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，支持上行64QAM調(diào)制，支持WiFi 802.11 b/g/n，工作溫度滿足-40～+50℃，供電DC24V/AC220V，整機(jī)內(nèi)置防雷功能等。

具體組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4 “TD-LTE”系統(tǒng)的特性及應(yīng)用發(fā)展前景

4.1 “TD-LTE”系統(tǒng)的特性

①具有中國(guó)自主產(chǎn)權(quán)。其頻譜利用率高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度快，國(guó)內(nèi)多家企業(yè)自主生產(chǎn)，代表著當(dāng)今世界移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的最先進(jìn)水平，得到了廣泛的國(guó)際支持，并成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

②靈活高速上網(wǎng)。靈活支持1.4、3、5、10、15MHz和20MHz帶寬，上網(wǎng)速度快，使無(wú)處不在的高速上網(wǎng)成為可能。

③上行與下行高效而有序運(yùn)行。上行在保證系統(tǒng)性能的同時(shí)，能有效降低峰均比，減小發(fā)射功率，上行最大速率達(dá)到50Mbits/s，下行最高速率達(dá)到100Mbits/s，滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

④全網(wǎng)IP化承載，多種接入網(wǎng)共存。應(yīng)用智能天線技術(shù)降低小區(qū)間干擾，提高了系統(tǒng)在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的性能與小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量。

4.2 “TD-LTE”的應(yīng)用及發(fā)展前景

目前，在北京、天津、上海、廣州、南京、銀川等多個(gè)大中城市已經(jīng)開展了專網(wǎng)建設(shè)，并獲得了較好的應(yīng)用。作為信息化技術(shù)設(shè)施建設(shè)的一部分，無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)借助其網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性彌補(bǔ)了有線網(wǎng)絡(luò)在“最后一公里”覆蓋上的不足，為政府有關(guān)部門決策提供了更加可靠和安全的無(wú)線寬帶數(shù)字集群專網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，水利、鐵路、電力、地鐵等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，“TD-LTE”無(wú)線寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)將具有更廣闊的發(fā)展前景和更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]唐海.TD-LTE的標(biāo)準(zhǔn)化工作及進(jìn)展[J].電信科學(xué)，2009（1）：22-26.