基于LTE的宽带数字集群通信系统简介

梁洪源 樊 雯 赵晓瑜



基于LTE的宽带数字集群通信系统简介

梁洪源 樊 雯 赵晓瑜

武警石家庄士官学校，河北 石家庄 050000

随着移动互联网的飞速发展以及全球无线城市的大规模建设，宽带数字集群成为整个无线通信的发展趋势。LTE是目前主流的第四代移动通信技术标准，LTE宽带集群系统正是TD-LTE为核心技术，是新一代的宽带多媒体数字集群系统，可支持更为丰富的多媒体业务类型。

数字集群；宽带集群；LTE

引言

“集群”一词是从英文Trunking或Trunked翻译得来，本意为中继或干线。上世纪80年代末期，我国移动通信专家胡思益定义了传统意义上的“集群系统”为：所具有的全部可用信道都可为系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，是一种共享资源、分担费用、提供优良的多用途、高效能、廉价、先进的无线指挥调度系统[1]。

目前，“集群”的概念已经从传统的用户信道资源共享，延伸到多样化功能业务、多模式终端接入、以及多种窄带化和宽带化通信系统之间的融合，并将基于宽带无线通信技术，采用多媒体业务形式，以指挥调度功能为主的专用无线通信系统称为宽带无线多媒体集群，简称“宽带集群”。

在过去的20年里，作为窄带数字集群通信技术，专网通信已经实现了第一层次语音、短信、静态图片及慢速视频传输等的通信业务的需要；窄带数字集群在公共安全、国家和国际政府组织、国家和地方安全部队、交通运输业、服务业以及其他大型战略性基础设施项目等关键任务的通信骨干网中，发挥着不可或缺的作用。伴随着通信技术从模拟走向数字，由此，数字集群通信需要沿着宽带化演进之路向前迈进，来满足未来移动办公、多媒体集群调度、视频监控、城市应急联动等方面多元化应用。

1 宽带数字集群通信的应用需求

然而，传统的TETRA、IDEN、GOTA、GT800等集群网络已难以满足一般话音、业务之外的高速数据传输、视频传输等业务的需要。它基于语音和低速数据传输的通信系统，在指挥调度方面发挥着重要作用。但是，随着多种行业对宽带移动通信需求的日益强烈，并且对于语音通信和数据通信并存的需求越来越大。以公共安全业务为例，不仅需要上传高质量图片、下载大数据量文件，还需要进行实时视频传输。对此，欧美各国对公共安全机构的宽带集群通信进行了大量的调研和讨论。根据行业用户种类的多元化发展，总结出了新的宽带集群应用需求。

（1）功能需求。支持语音、数据和视频业务；传统集群业务；实时短消息和即时短消息；分局数据和IP接入；现场视频传输；指挥调度；移动办公；优先服务策略；动态宽带分配；虚拟专网；遥控遥测；物联网集群应用；直通模式；自组网；移动用户定位。

（2）性能要求。支持高质量语音，高分辨率图像和实时动态高清视频；极小的系统时延；上下行数据速率配置；高频谱利用率；分层管理的统一网管系统；广泛覆盖；高性能的移动终端。

（3）安全性性能。分等级的安全加密体系；端到端加密；支持第三方开发密钥管理中心；空中密钥更新；阻止非授权接入。

（4）环境适应性要求。支持无人值守基站；快速部署；电磁兼容性等。

（5）兼容性要求。兼容终端多样性，且加入国际标准体系；向下兼容；升级和平滑演进。

（6）可扩展性要求。支持标准API应用接口和可扩展的系统规模，另可开放系统架构。

2 LTE宽带数字集群通信

随着4G公众移动通信的发展，LTE技术以其高速率传输、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容等特点引起人们的普遍关注，并将其引入到集群通信技术。将LTE宽带数字集群通信，基于“语音”、“数据”、“视频”三大基本业务功能，同时可以实现单呼、组呼、全呼、优先级呼叫、调度、高速数据传输等集群通信业务功能，引起了新一代集群通信技术的变革，促进了集群通信在交通、公安、消防、林业、政府应急等全行业的发展。

2.1 LTE宽带数字集群技术的发展现状

2011年，摩托罗拉系统率先发布面向公共安全领域的标准商用LTE技术，并在旧金山部署了全球第一个公共安全LTE系统。2010年底，中国普天在国家科技重大专项的支持下，完成电力试验网络和无线政务示范网络建设[2]。

此外，2009年6月至今，在中国通信标准化协会（CCSA）的组织下，由中国普天牵头，开展基于TD-LTE技术发展宽带数字集群通信系统的可行性和关键技术进行研究。CCSA多家会员单位，包括工业和信息化部电信研究院、天津三星通信技术有限公司、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司等，也都积极参与到研究工作中，推动具有自主知识产权的TD-LTE宽带数字集群技术的发展。

2.2 LTE宽带数字集群的技术特点

LTE技术用于宽带数字集群当中，具有频谱效率髙、上下行灵活调度、可承载多样化髙宽带服务等技术优势，下面具体分析其技术特点：

（1）调制方式：QPSK，16QAM，64QAM。

（2）工作带宽：支持可变带宽，包括：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz。

（3）OFDM及MIMO技术的应用：它采用了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiple，正交频分多址）和MIMO（Multiple Input Multiple Output，多入多出）技术，在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mb/s和上行50Mb/s的峰值传输速率[3]；

（4）网络构架：LTE系统采用全IP网络架构，网络结构扁平化，有效的缩短了控制面和用户面时延。

（5）频谱效率：LTE系统的下行频谱效率为5bits/Hz，上行频谱效率为2.5bits/Hz，相比3G系统提髙了近2～4倍[4]。

（6）移动灵活性：LIE系统还支持良好的移动性，能够在移动速率120km/h～350km/h下保持移动终端能与网络之间的联通状态。

3 结语

数字集群通信系统在技术上正在向着系统IP化、业务多样化、数据宽带化、终端多模化的方向发展。当前宽带数字集群通信系统的研究取得了一定的成果，部分系统已经投入使用，但在使用中也发现了各自的问题，这就促使人们对具有宽带接入功能的数字集群通信系统的研究不断向前[5]。

[1]郑祖辉，陆锦华，丁锐，等.数字集群移动通信系统[M].3版.北京：电子工业出版社，2008.

[2]陈园.基于LTE的宽带数字集群系统演进路线及关键技术研究[J].电信科学，2012（11）：32-33.

[3]张洁，许玮.TD-LTE宽带数字集群系统.[J]通信技术与标准，2010（11）：9-10.

[4]杨骅，刘劲松.TD-LTE宽带数字集群通信发展分析及建议[J].移动通信，2014（1）：48-53.

[5]邵志全.浅析LTE宽带集群通信技术发展及应用[J].中国科技博览，2015（21）：358.

LTE-Based Broadband Digital Trunking Communication System Introduction

Liang Hongyuan Fan Wen Zhao Xiaoyu

Armed military academy in Shijiazhuang，Hebei Shijiazhuang 050000

With the rapid development of mobile Internet and the construction of large-scale global wireless cities，broadband digital trunking become the development trend of the entire wireless communications.LTE is the mainstream of the fourth generation mobile communication technology standards，LTE broadband cluster system is the TD-LTE as the core technology is the next generation broadband multimedia digital trunking system can support a richer multimedia business type.

digital trunking；broadband cluster；LTE

TN929.52

A

1009-6434(2016)07-0024-02