LTE-U在智慧安防系统中的应用研究

张鹏飞，蓝维旱，高 峰

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

LTE-U的全称是LTE in Unlicensed spectrum，即非授权频谱上的LTE[1]。该技术将LTE部署到非授权频谱，并采用标准LTE空口协议完成通信。采用LTE-U技术可以利用集中调度、干扰协调、HARQ重传以及CA载波聚合等技术，获得更好的鲁棒性和频谱效率，提供更大的覆盖范围和更好的用户体验，同时降低运营和建设成本。LTE-U方案的设计理念是把大而全的公网LTE系统轻量化、微型化、定制化，并集成多种应用以及多样化的终端，使之更好地匹配行业的不同需求，提供至微服务，充分发挥LTE-U可组网、传输时延小、抗干扰能力强、覆盖半径大、QoS保障好、安全性高、可靠性高且易管理维护等技术优势，开启行业用户宽带无线通信新的纪元。

1 LTE-U自组网通信系统

LTE-U自组网通信系统由LTE-U接入终端（用户单元）、LTE-U基站、核心网以及业务应用平台组成，如图1所示。接入终端可根据实际场景选择固定式终端和车载式终端。LTE-U基站负责提供自组网沿线的无线覆盖，可以同时服务多个用户，实现多址接入[2]。EPC核心网负责对终端的鉴权和注册认证工作，并将数据流转发至业务应用平台。业务应用可提供多媒体调度、语音视频通话、GIS服务、视频监控、数据传输等。

图1 LTE-U自组网系统组成

2 应用部署

根据实地环境勘测结果，准确架设基站位置，确保达到最优的无线网络覆盖效果。在特定场景架设高清全景摄像头，巡逻车安装车载CPE设备和车载平板电脑，实现巡逻车与部级或省级视频云平台的通信连接，部级和省级视频云平台可以实时通过车载CPE调度高速巡逻车和规划车辆运行的轨迹，同时巡逻车在得到部级或省级视频云平台授权后，可以在车上监测高速沿线部署的摄像头。

LTE-U自组网应用网络架构如图2所示，采用多基站联合组网覆盖方案，一个是LTE现有授权频段下的RRU，一个是未授权频段的RRU。两者都通过CPRI接口连接至BBU，宽带在MAC层完成聚合，通过工作在未授权频段的LTE-U实现耕地载波聚合，提供更多的频谱资源和更好的覆盖效果[3]。基站间通过有线或者微波的形式与中心机房的EPC核心网进行组网，LTE-U终端可选择固定式终端和车载式终端，同时针对每个终端发放一张具有安全认证控制能力的USIM卡，只有CPE端进行注册过的终端方可接入网络，以确保LTE-U自组网无线通信网络的安全可靠。

图2 LTE-U自组网应用网络架构

3 效果分析

本次在琼海某地部署LTE-U自组网通信系统，根据规划思路完成点位的实景勘测和布控设计。与传统架构进行对比，LTE-U自组网在实际应用凸显以下的优势。一是快速部署。LTE-U产品造型小巧，不仅降低了基站的安装部署的难度，还有效提高了网络建设速度。二是系统结构简单。适合固定覆盖和车载。整个系统部署灵活，操作维护简单，适合组建行业无线通信网络。三是解决通信和业务系统相互独立的问题。视频传输不再依赖运营商公共网络，所有网元全部纳入视频专网。摄像头经CPE与LTE-U基站的通信所使用的无线链路为独享链路，拥有充分的空口带宽资源保证传输的实时性和稳定性。不必再为每一路摄像头专门敷设传输链路，一个LTU-U基站可以同时为其覆盖区内的多路摄像头提供视频流无线回传业务。四是降低建设成本。采用LTE-U自组网通信系统，前端摄像头不采用视频专网有线回传，省去路面开挖、线路接续等专线敷设成本，降低工程造价。

4 结 论

本文探讨了LTE-U自组网通信系统的技术架构，并通过实际应用验证LTE-U自组网在智慧安防工程的性能、安全和造价。实践证明，LTE-U自组网在智慧安防建设应用中有效且安全可靠。