基于TD-LTE 1.8GHz 宽带集群系统的研究

李雅澜

（中国民用航空西南地区空中交通管理局通信网络中心，四川 成都 610000）

0 引言

集群是一种用途范围广、效能高的半双工通信方式，随着国内民航业的快速发展，空管对调度、多指令并行、信息及时处理等服务的需求与标准也在不断提升，因此需要将更加先进的无线通信技术引入民航通信领域。

1.8GHz 无线宽带集群系统采用TD-LTE（Time Division Duplex-Long Term Evolution，分时长期演进）无线通信技术，具备速率快、网络时延低、可靠性高、组网灵活等优点，适用于数据、多媒体通信、语音等业务。

1 TD-LTE 1.8GHz 宽带集群系统概况

图1 1.8GHz宽带集群系统拓扑

无线专网宽带集群系统通过采用频段区间为1785-1905MHz 的1.8GHz 专用频段进行通信，其架构主要由核心网eCNS、操作维护中心eOMC、行业业务应用软件系统eAPP、基站eNodeB、智能调度台eDC 组成[1]。用户手持终端eUE 产生的业务数据经专网基站实时上传至核心网，由核心网与服务器协同处理转发，完成集群语音、视频监控与调度、数据作业等功能[2]，同时可通过网管系统实现网元监控与管理。该系统于网络安全性、可靠性、可扩展性等方面具备极强的技术优点，目前正逐步应用于民航运输领域。

1.1 核心网eCNS

eCNS 作为无线集群系统的核心网设备，其部署采用集中方式，可实现与基站、网管、服务器之间的互联互通，提供鉴权管理、数字集群、会话及移动性管控一系列相关业务。通过自定义端口Tx、Rx、Gi 和eAPP系统外接，完成集群系统的调度功能；经公开接口S1和基站相连，完成网元间的数据及信令交互；通过自定义操作维护接口与网管eOMC 通信，实现对核心网的操作维护。

eCNS 软件采用分布式结构，可实现配置、故障、性能、设备、安全等管理，完成对子系统的实时监控。

1.2 专网操作维护中心eOMC

eOMC 用于操作维护系统中的网元设备，主要实现网元的告警及性能监控、配置下发、文件查询等功能。其采用C/S 模式，管理员可操作客户端实现维护各网元系统及数据处理。

1.3 行业业务应用软件系统eAPP

eAPP 调度系统集成多媒体调度中心eMDC、多媒体录制播放服务器eMRS，主要完成多媒体（语音、数据和视频）业务调度功能。eUDC 可部署在eMDC 服务器上，用于构建用户安全接入应用策略平台，提供开户管理、用户信息管理、终端设备eUE 管理和终端序列号IMEI 校验，同时提供应用软件推送和用户登录鉴权等服务。

其中，eMDC 作为eAPP 的主要设备，完成多媒体业务调度，同时管理媒体流。eMRS 是多媒体录制播放服务器，提供视频语音录制、点播和管理功能。

1.4 专网基站eNodeB

eNB 是无线集群系统的接入设备，由基带处理模块eBBU、射频拉远模块eRRU 与天馈系统三个部分组成，使用分布式结构。一台eBBU 通过基于CPRI 光纤与多个eRRU 相连，同时每台eRRU 配置一个天馈系统。

eBBU 主要完成集群数据接入、基带信号处理、操作维护控制等功能。eRRU 实现信号的变频和功率放大功能，配备的天馈系统负责射频信号的接收和发射。

1.5 多媒体智能调度台eDC

eDC 是调度系统的业务呈现与管理平台，通过可视化图形界面实现专网下的语音、视频、短信等多种功能，如录音录像调取、紧急事件回应、查询历史通话等。

2 西南某机场区域1.8GHz 宽带集群系统架构

图2 西南某地区空管1.8GHz宽带集群系统架构

西南某地区空管局所建设的1.8GHz 无线宽带集群系统，覆盖机场周界所有区域，包括：机坪、滑行道、导航台、下滑台、航管楼等室外区域，频段为1795-1805MHz，是民航专用同频组网，单个基站最大传输速率7Mb/s，带宽共计10MHz。

1.8GHz 无线宽带集群系统具备各民航单位（如：空管、机场集团、航司等）业务所需特性，各民航单位工作人员（如：空管管制、机场机务、航司地勤等）可通过该系统相互配合、实时协调，共同完成空管调度、车辆管理、机场维保、地勤保障[3]，确保机场7×24正常运作、航班正点运行。

1.8GHz 无线宽带集群系统可分为四个部分：核心区、基站区、终端区、外部系统接入区。

核心区：由eSCN210 核心网、（eUDC+eMDC）调度机服务器、eMRS 录音录像服务器、eOMC910网元管理系统及主备交换机组成，各子单元由以太网接口相连，均置于空管网络机房内。主要作为核心处理单元，负责管控整个机场区域网络中的各子单元及信号的数据处理、分发。

基站区：目前该系统共设有7套eNB530基站，其中3台RRU 为拉远站，分别引接其中3台BBU 以增加延伸覆盖范围。基站通过光链路与核心控制区设备相连，用于机场各覆盖作业区域无线信号数据的接收和发送。

终端区：终端区设备eUE 可分为手持型与车载型。手持终端主要供空管运控、机场及航司地服等工作人员使用，提供航空器活动区协同放行、控制区地面车辆运行调度、地面综合服务。车载终端主要配备给各单位工作在机坪上的车辆，便于对车辆位置、速度等进行检查及监控跟踪。

外部系统接入区：通过防火墙及传输网实现与民航其他相关单位的外部系统对接，以1.8GHz 宽带集群系统为承载，完成多种业务在综合网络中协同运作。

3 1.8GHz 宽带集群系统的业务应用

目前，西南某地区空管以1.8GHz 宽带集群系统作为数据业务承载平台，融合空管场面监视、气象、ADS-B、多点定位等场面数据，研发出运行态势系统、场面监控系统，装配在手持终端上，实现该区域机场态势及场面监控。具体功能如下：

运行态势系统：空管运管人员可在手持终端上查看西南四地实时动态的航班放行、延误、气象信息，以便对当日机场运行情况进行整体掌握，并及时作出动态调整。

场面监控系统：机场调度及航司机务等可在手持终端上全程监视网络覆盖区域内航空器、车辆、人员位置、速度信息[4]，配合不同种类标牌区分不同类型目标，以进行控制区内的场面管理。

图3 运行态势系统与场面监控系统界面图

4 结束语

本文介绍了西南某地区空管基于TD-LTE 技术的1.8GHz 无线专网宽带集群系统架构及应用，该系统具备高安全性、强可靠性、大带宽等优点，能实现民航运输中各应用场景下的实时调度、监控等功能，具有广阔的发展前景。随着民航通信技术的持续发展，该技术终将逐步推广应用于全国各机场。