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TDLTE关键技术在水利防汛中的应用展望

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来源: 作者: 2019-03-21 11:06:35

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-LTE-Advanced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络部署带宽的需求。

简化的络架构和智能化的络管理

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

动态的分组调度技术

TD-LTE简化的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,尤其是络边缘用户的通信性能。

基于TD-LTE技术的络架构

LTE技术中的传统语音业务只是络给终端用户提供的服务之一,其关键的设计目标是实现络完全基于分组交换,不再采用3G络中的双核心结构,而是让分组核心(MSC/VLR)成为管理UE移动性和处理信令的惟一核心,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技术的络由指挥调度平台、核心、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EPC主要负责UE的络侧移动性管理、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)、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、络管理、x-GW选择控制、业务承载的核心侧资源控制、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、上卡等,实现综合业务的传输。

水利防汛的应用展望

实践证明,大带宽的无线传输系统在水库、行蓄洪区及偏远水利枢纽防汛调度中的作用非常明显。水利行业的特殊性和新形势下水利工作的特点,对通信标准和体制提出了更高的要求。

多媒体数字集群

TD-LTE拥有高速率、大带宽的优势,具有更大的信道容量、更高的频谱利用率、更强的抗干扰能力和更好的传输性能,与数字集群技术相结合,可开发出集语音、数据、视频为一体的新一代宽带多媒体数字集群系统。

宽带接入

基于TD-LTE技术新一代通信可以为各类终端用户提供上行50Mbit/s、下行100Mbit/s无线宽带接入,非常适合防汛调度和重点闸坝的远程视频监视。

指挥调度

在防汛抗旱、抢险救灾方面,需要可靠的无线通信系统提供完备的调度控制功能,并支持语音集群、视频集群等多媒体集群,可实现大规模指挥调度。与水利行业监控系统紧密连接,提供实时数据,以便防汛指挥部门迅速决策。

无线数据采集及控制

数据采集类的终端可提供及时、稳定的水情、工情信息,可广泛应用于水文报讯、闸坝安全检测等工程管理,接入模块可通过串口、口、Wi-Fi等接口与数据采集终端(或控制终端)连接,实现数据采集和控制。

移动视频监控

TD-LTE技术在宽带接入方面拥有不可比拟的优势,通过易于架设的视频监控终端,非常适合重点水库、闸坝等防护工程的视频监控,并且可在移动终端上查看指定点监控视频,极大地提高了水利工程管理的信息化水平。

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