应急通信车TD-LTE升级改造方案

晏敏俊

（上海交通大学信息安全工程学院，中国 上海200443）

0 引言

应急通信车作为一种新型应急通信保障手段，具有机动性强、响应速度快、保障效果显著等特点，在应对突发事件、大型活动的通信保障中发挥了重要的作用。然而，随着移动互联网时代的到来，手机用户已不再满足于单纯的话音业务，对数据业务质量的要求越来越高，传统应急通信车搭载的GSM设备所支持的GPRS及EDGE业务已无法满足用户对于高速移动数据业务的需求。因此，在应急通信车上加装TD-LTE基站主设备，实施升级改造，已成为一项迫切的任务。

1 应急车的系统组成

应急通信车通常由车辆系统、电源系统、通信系统、支撑平衡系统和监控系统等组成。

其中，通信系统是整个应急通信车的核心，由通信设备、传输设备和天馈设备组成。通信设备是指应急车上集成的能够实现无线通信的设备，目前装载的是GSM制式的基站；传输设备是指能够将应急车接入移动通信网络的设备，通常应急车采用的传输接入方式为微波接入或光缆接入；信号经过通信系统处理后，需转换为射频信号，天馈设备是射频信号传输、发射及接收的载体，主要由天线、馈线以及合路器等组成。

对应急通信车进行升级改造，使其通过应用TD-LTE技术来提升高速数据业务的保障能力，则需要重点对应急车的通信系统进行改造，包括LTE基站主设备的加装、天线的替换等。

2 应急车系统升级改造的设计目标

2.1 小区配置

应急通信车是在满足原有保障能力的基础上进行升级改造，因此原来3个GSM小区的配置需要保留，小区的载频配置仍为D8/8/8。

应急车增加TD-LTE基站主设备，并同时实现TD-SCDMA与TD-LTE共模，这样可使应急车具备GSM+TD-S+TD-L的保障能力，均设3个小区。根据LTE室外宏站的网络建设和规划现状，TD-LTE应支持F频段和D频段，配置设为S1/1/1；TD-SCDMA最大配置设为S9/9/9。

设计目标：GSM（D8/8/8）+TD-S（S9/9/9）+TD-L（S1/1/1）

2.2 传输能力

目前应急车的传输接入方式为微波接入或光缆接入，但最终均转换为E1链路。其中微波接入方式最多支持16路E1，而一个TD-LTE基站传输的保证带宽为40Mbps，峰值带宽为360Mbps，现有微波设备显然无法满足TD-LTE系统的传输容量。

设计目标：微波设备升级为支持高带宽的IP微波

2.3 天馈能力

应急车加装TD-LTE和TD-SCDMA设备后，天馈系统的工作频段应当支持F+A+D频段，目前应急车上使用的天线以及合路器的工作频段为900M和1800M，因此需要替换。

设计目标：应急车天线及合路器需支持1800M+F+A+D频段

2.4 车体总重

应急车进行升级改造，增加设备，将会改变应急车的总重。考虑到车辆的行驶安全，需要控制改造后的应急车总重。此次改造应急车的车辆底盘为奔驰815D，车辆允许载重为3580kg，车辆允许总重为7490kg。

设计目标：升级改造后的应急车总重≤7490kg

2.5 桅杆承重

应急车天线替换时，从安全角度出发，需考虑天线桅杆的承重。应急车的天线桅杆采用WILLBURT带自锁装置的气动升降杆，升降杆型号为9-50，最大承重为205kg。同样，微波设备替换时，安装微波室外机也需要考虑到微波桅杆的承重，应急车微波桅杆为GEROH电动升降杆，型号为10KVR5，最大承重为70kg。

设计目标：升级改造后天线桅杆承重≤205kg，微波桅杆承重≤70kg

3 应急车系统升级改造方案

3.1 基站主设备升级改造方案

根据网络需求，选择在应急车上加装华为厂商的TD-LTE基站。为适应应急车的安装环境并符合升级改造的各类设计目标，需选择合适的BBU和RRU，具体的改造方案如下所述。

（1）演进方式

基站设备采用TD-L和TD-S共模的方式，即TD-L和TD-S基站共用同一套BBU和RRU，这样可以节省空间，符合应急通信车的安装环境。

（2）BBU选型

BBU型号选取BBU3900。BBU3900采用盒式结构，重量小于等于12kg，可安装在19英寸宽、2U高的狭小空间里。

BBU中可以同时配置TD-L和TD-S主控板；LTE的基带板选用LBBPd4，单板可支持3×（1×8T8R）×20M或3×（2×2T2R）×20M，即无论采用8通道还是2通道天线，均可支持每小区带宽20M的S1/1/1配置，满足LTE小区配置的设计目标；TD-S的基带板选用UBBPc，每块单板可支持12个载波，要满足TD小区最大配置S9/9/9的设计目标，需要配置3块UBBPc。

（3）RRU选型

根据设计目标，TD-LTE设备需工作在F频段和D频段，TDSCDMA设备需工作在F频段和A频段，因此共模RRU需要支持F+A+D频段。此外，考虑到桅杆承重因素，RRU必须下置在应急车后舱内，此时如果选用8通道RRU，那么需要将8根馈线盘绕在桅杆上，将超出桅杆承重，因此为减少馈线数量，只能选用逻辑通道数为2通道的RRU。结合上述两个因素，我们发现华为的DRRU3172-fad型RRU符合条件。

每个DRRU3172-fad在FA频段上可支持20M（TD-L）+15载波（TD-S），在D频段上可支持2×20M（TD-L），满足TD-L单小区20M带宽及TD-S单小区9载波的设计目标。

3.2 微波设备升级改造方案

微波设备一般由室内机（IDU）和室外机（ODU）组成，IDU可以安装在19英寸标准机架内，ODU需要安装微波桅杆上。因此在微波设备选型时，主要需要2个因素，即微波支持的带宽和微波桅杆的承重。

华为IP微波RTN905最大可支持1000Mbps的大带宽传输，满足TD-LTE系统的传输容量。RTN905微波的室外机的重量为15kg，而云台重量为20Kg，盘绕在微波桅杆上的中频电缆的重量为10Kg。这样微波桅杆上承受的总重量达到45kg，满足微波桅杆承重≤70kg的设计目标。

因此，我们选择将微波设备升级为华为IP微波RTN905。

3.3 天馈系统改造方案

（1）天线

天线的选型需要考虑天线的工作频段、天线端口数、天线的重量等。我们通过查阅天线资料，最终选择京信的ODV-065R18J型天线，该天线工作频段为1710-2690MHz，重量为9kg，符合设计目标。

天线选型完成后，我们将天线桅杆的承重进行计算，其中3副天线重量共27kg，塔顶机构重量为23kg，盘绕的馈线重量为63kg，避雷针重量为5kg。这样天线桅杆的总承重为118kg，小于桅杆的最大承重205kg，符合设计目标。

（2）合路器

应急车增加LTE和TD-SCDMA设备，因此天馈系统需安装多频段合路器。我们选择京信CM-EDTY3-ON1型合路器，该合路器为三端口合路器，其频率范围分别为885～954MHz&1710～1830MHz、1880～2025MHz、2500～2690MHz，符合1800M+F+A+D频段的设计目标。

3.4 空间布局改造方案

在应急车上集成TD-LTE基站，则需要对应急车内的空间布局进行改造，具体方案如下。

前舱：

◆拆除传输综合柜，原位置改造成上层为储物柜，下层为24V及12V蓄电池柜，原传输综合柜中的各类设备另行安置于新增综合柜中。

◆拆除一个GSM BTS机架，原位置安装一个19英寸标准机架，即新增的综合柜，用于集成TD-L和TD-S共模BBU、华为IP微波以及原传输综合柜中的各类设备。

◆拆除配电柜，原位置改造成上层为储物柜，下层为48V蓄电池柜。

◆拆除蓄电池柜，原位置安装新的配电柜。

后舱：

◆后舱左上部分加装3台RRU3172-fad，并安装6个三频合路器。

应急车升级改造后，称重显示车辆总重为6816kg，满足总重小于7490kg的设计目标。

4 总结

本文中，我们介绍了在现有应急通信车上加装TD-LTE基站的升级改造工作。改造过程中，在设备选型及安装工艺上，均无参考范例，并且应急车的天馈设备改动较大，因此本次改造将为今后应急车向3G、4G升级改造提供参考和依据。

应急车完成升级改造，在今后开展保障时，可使2G、3G和LTE设备共同开通、同时保障。通过LTE技术在应急车上的应用，将为应急通信保障工作引入多业务保障的理念和模式，优化应急车的响应能力和保障能力。

［1］网络优化中心应急通信部.应急车使用指南_v0.8.1[S].

［2］华为技术有限公司.TD-LTE技术原理[Z].2010.

［3］华为技术有限公司.TD-LTE产品描述及数据配置[Z].2010.

［4］黄吉,张盛海,王志广,王戈.TD-LTE基站平滑升级方案[J].移动通信,2013(24).