黄河中下游“TD-LTE”数字移动通信研究

蔡捷 袁卫宁

摘 要：光纤通信是以光波作为信息载体、光纤作为传输媒介的一种通信方式。本文阐述了在黄河下游采用沿黄光纤环网的组网方式，组建黄河沿河两岸基层单位及信息采集点的通信基站，实现重要信息互联与传输的光纤化、关键工程管理的可视化。

关键词：黄河;移动通信;光纤;环网;基站

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：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 黄河上的通信是治黄体系的重中之重

黄河是中华民族的发源地，在这一区域生活、繁衍的人民创造了灿烂的中华文明。黄河全长5 464km、流域面积75.3万km2，自西向东分别流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南和山东9个省、市、自治区，是世界第五大长河，是中国第二长河，是中华民族的“母亲河”。

黄河安危，事关中国经济发展大局。历史上的黄河，曾给人民造成了沉重灾难。黄河下游属于“地上悬河”，这里分布着河南、山东两省重要的大中型城市。同时，下游滩区还住着近200万人民群众，一旦发生洪水，黄河下游将面临着极大的防洪抢险压力，稍有疏忽，将可能造成不可估量的损失。在面临防洪抢险等应急突发事件时，信息的及时上传下达，都有赖于一个安全、稳定、畅通的通信信息保障网络，对避免或减少人民生命财产损失起着关键作用。

黄河下游河南、山东两省的基层单位和信息系统采集点大多分布在黄河两岸及滩区，点多、面广、人少、分散偏僻、远离行政自然村，并且大都处在行政区域边缘，对公网运营商来说，移动、联通、电信均有盲区。目前，黄河下游基层单位防洪工程信息通道落后已成为制约黄委信息化建设发展的瓶颈。当前，信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国实现工业化、现代化的关键环节。水利信息化是国家以信息化改造和提升传统产业的思路在水利行业的具体体现，是带动水利现代化的重要措施之一。水利部党组作出了“水利工程补短板，水利行业强监管”的决策部署，黄委深入贯彻落实水利部的决策部署，启动了黄河下游基层单位“TD-LTE”移动通信系统建设，这将有效解决黄河下游基层单位防洪工程“最后一公里”的通信传输问题。因此，建设一个安全、可靠、覆盖基层的黄河下游光纤通信网络和与之配套的通信基站，作为治黄信息化的基础保障，对保障黄河安澜、保护人民生命财产安全具有十分重要的作用。

2 黄河中下游通信网基站的设计思路

采用1.4G/1.8G“TD-LTE”无线宽带通信技术覆盖黄河下游两岸约1 000km的黄河堤防。其中，河南段长度约为500km，山东段长度约为600km。沿河可设置60多个无线基站，每个基站覆盖半径为8～10km，最大可提供100M的通信接入能力，为沿河覆盖区内的300多个基层单位提供无线宽带接入和应急通信，根据覆盖情况和业务需求，通过同站址拉远扇区的方式进行延伸覆盖，进而扩展系统数据传输的覆盖面。无线基站通过自建的光纤支线电路和公网电路实现基站与控制中心的联网，通过租用公网来实现河南、山东两省县局、市局、省局及黄委会的网络互通[1]。

2.1 基站控制器的设置

基站控制器可以设置在河南局所属的焦作、郑州、新乡、濮阳和开封5个市局。在山东局所属的济南、聊城、德州、菏泽、淄博、滨州、东平湖管理局和黄河河口管理局8个市局，将基站传输的视频数据等在所属市局终结并存储，同时支持其按需求转发到省局及黄委。基站控制器实现所属基站的数据处理和管理功能，要求接入基站的能力不低于10个，最大用户数量不少于1 000个，最大系统吞吐率不小于2Gbps。沿黄河大堤基站部署原则上间距不大于20km，并尽量利用现有机房和铁塔等基础设施，并确保1M带宽的边缘速率。

2.2 在黄委设置1套网管系统

在河南、山東两省局各配置1套网管客户端，以实现日常对各自区域基站数据和无线数据终端进行配置和管理。黄河下游沿河部署60多个1.4G/1.8G的无线通信基站。沿黄河大堤基站部署原则上间距不大于20km，并尽量利用现有机房和铁塔等基础设施，确保1M带宽的边缘速率。

系统提供集中网管。网管中心放在郑州黄委会，对整个系统进行统一管理。山东局和河南局各配置网管客户端，实现本区域系统管理。综合网管系统负责对无线系统网络设备进行集中的操作维护管理。网络管理主要功能如下。第一，方便的图形用户界面。管理接入基站和无线数据终端。第二，故障管理功能。提供简单、直观的故障管理界面。第三，网络的安全管理功能，可控制操作用户权限;对系统运行情况的评估能力。第四，故障恢复能力，包括对网管数据的备份、恢复，网元数据同步等。

2.3 无线基站联网线路采用自建及租用相结合的方式

基站到所属县局的空间采用黄河沿线已建或新建的光纤支线及微波资源，或租用公网进行联网;县局至市局联网可采用租用公网100Mbps或者自建光缆;市局至省局联网采用租用公网100Mbps或自建光缆;山东省局至黄委联网可采用租用公网200Mbps，河南省局至黄委联网可采用自建光纤2.5G的布局。

3 黄河中下游通信网的系统配置

黄河中下游通信网的系统配置为综合网管中心1套、基站控制器13套、LTE通信基站66套、无线数据终端近400台。基站控制器（微核心）支持系列化的核心网配置，可灵活扩展配置，硬件平台为电信运营级平台，可实现对全网LTE接入设备的远程维护管理;技术要求：基站接入数量，应不少于10个;最大用户数量，应不少于1 000;最大系统吞吐率，应不小于2Gbps。无线宽带基站沿黄河岸覆盖部署，采用分布式架构，主要包括基带处理单元和射频拉远单元，频段为1.4G/1.8GHz，支持铁塔部署，在时隙配比为3∶1（上行∶下行）时，单小区上行吞吐量平均值大于40Mbps，单基站吞吐量平均值大于100Mbs，单基站支持不低于6个扇区的能力。处理单元BBU设备为标准19英寸宽、小型化的盒式设备，可支持1.4G/1.8G BBU处理基带数据和射频拉远单元RRU设备。根据工信部无线电管理局关于政务专网1.4G/1.8G频段无线通信业务频率要求，1.4G/1.8G射频单元模块需要支持20MHz频谱。

无线数据终端（CPE）承担LTE无线广域网数据和本地有线或无线局域网数据之间的转换任务，具备回传功能，可独立使用，用于室外部署。LTE工作频段为1 447～1 467MHz和1 785～1 805MHz，支持灵活的上下行时隙比为3∶1、2∶2、1∶3，实现高速数据传输，支持上行64QAM调制，支持WiFi 802.11 b/g/n，工作温度满足-40～+50℃，供电DC24V/AC220V，整机内置防雷功能等。

具体组网结构如图1所示。

4 “TD-LTE”系统的特性及应用发展前景

4.1 “TD-LTE”系统的特性

①具有中国自主产权。其频谱利用率高，产业发展速度快，国内多家企业自主生产，代表着当今世界移动通信产业的最先进水平，得到了广泛的国际支持，并成为国际标准。

②灵活高速上网。灵活支持1.4、3、5、10、15MHz和20MHz带宽，上网速度快，使无处不在的高速上网成为可能。

③上行与下行高效而有序运行。上行在保证系统性能的同时，能有效降低峰均比，减小发射功率，上行最大速率达到50Mbits/s，下行最高速率达到100Mbits/s，满足高速数据传输的要求。

④全网IP化承载，多种接入网共存。应用智能天线技术降低小区间干扰，提高了系统在不同应用场景中的性能与小区边缘用户的服务质量。

4.2 “TD-LTE”的应用及发展前景

目前，在北京、天津、上海、广州、南京、银川等多个大中城市已经开展了专网建设，并获得了较好的应用。作为信息化技术設施建设的一部分，无线宽带数据网借助其网络部署的灵活性弥补了有线网络在“最后一公里”覆盖上的不足，为政府有关部门决策提供了更加可靠和安全的无线宽带数字集群专网络服务。随着通信技术的发展，水利、铁路、电力、地铁等行业的广泛应用，“TD-LTE”无线宽带数字集群系统将具有更广阔的发展前景和更大的发展潜力。

参考文献：

[1]唐海.TD-LTE的标准化工作及进展[J].电信科学，2009（1）：22-26.