基于最新一代4G OFDMA技術的SENS自組網技術在新華社現場采編傳輸系統中的應用研討

+ 黃春晨 顧春林（德芯科技）

基于獨有的自組織應急網絡（SENS）專利技術，能確保實現海陸空天多維立體組網寬帶通信體系，為新聞界提供立體式的海陸空天多維新聞采訪新模式和全方面、交互式的采訪體制，提供海上、陸地、空中的多樣采訪手段，滿足DSNG的特殊采編、傳輸需求，形成立體、交互、實時、多樣的新聞采訪直播效果。

一.技術背景

目前的通信網絡基于固定、基站蜂窩等形式，僅可以滿足常態使用，但在應急搶險、災害救護、國土防衛、公安、消防應急處置等應用領域中，常規網絡臨界狀態的任何細小錯誤均將導致大面積通信系統癱瘓；另一方面，當前無線電系統僅能提供數量有限的用戶或蜂窩區域覆蓋，或在吞吐量和帶寬等方面有限制；因此，目前的通信網絡架構不適合戰術通信、國土安全、災害救援或消防應急處置。

如2008年汶川地震中，所有常規通信網絡（無論移動還是固定電話）全部癱瘓，只有衛星通信尚能體現價值。但衛星通信也面臨量少、價高、本地接入覆蓋有限等缺點。同時, 救援等現場往往聚集多部門不同團隊人員, 如消防、公安、武警、民政、醫療救護、水利、地震、氣象、交通、國務院/省市地方政府部門行政單位等，不同部委的內部通信聯系采用其自有體系，僅能保證體系內的互通，無法保障跨部門互聯協作；另一問題在于，如何使得地面載體(車輛、列車等)與空中的升空平臺（飛機、直升機、無人機、飛艇、高空氣球等）與水域的船只、艦艇救援等形成立體式的跨地域三維架構互聯互通體制，以克服救援中的地面障礙物（山坡、山峰、高層建筑等）造成的網絡障礙。

基于上述現有傳統通信網絡技術的缺憾與現實需求的緊迫性，需要發展更加靈活，能自我優化和自我配置架構，能使移動節點與每個其他設備直接溝通，或通過其他節點作為中繼或網狀節點進行通信。該解決方案將使移動節點快速部署和自動建立網絡的操作變得可行，網絡可自我管理和自我修復，不需要任何固定基礎設施或網絡管理中心。通過實時優化技術，將實現CPU最低功耗運行能力，適應野外長期作業需求。

基于4G OFDMA技術的SENS網絡能滿足實現上述各項嚴格要求

SENS系統框架圖如圖1所示：

圖1 自組織網絡拓撲結構圖

二. 技術介紹

1.OFDMA技術介紹

正交頻分多址（OFDMA）是正交頻分復用（OFDM）技術的演進。在利用OFDM對信道進行子載波化后，在部分子載波上加載傳輸數據的傳輸技術 。

OFDMA特點有：①通過采用可擴展的OFDMA，可以支持多種信道帶寬；②當采用OFDMA時，頻率復用效率最高；③較高的頻譜效率，如下行鏈路及上行鏈路上所用的子信道化模式，在各子載波級分配中具有最大靈活性；④OFDMA中子載波在子信道中的分配無需鄰接，有利于實現頻率分集；⑤支持對每幀子載波級的傳輸進行優化的功率控制。子載波具有正交性，無需像在CDMA系統中那樣嚴格控制功率。

在OFDMA系統中，用戶僅僅使用所有子載波中的一部分，如果同一個幀內用戶的定時偏差和頻率偏差足夠小，則系統內就不會存在小區內的干擾，比碼分系統更有優勢。由于OFDMA可以把跳頻技術和OFDM技術相結合，因此可以構成一種更為靈活的多址方案。此外，OFDMA可以靈活地適應帶寬要求，可以與動態信道分配技術結合使用，以支持高速的數據傳輸。

2.SENS Ad-hoc自組織網介紹

SENS Ad-hoc自組織網是目前唯一的可移動OFDMA-SENS技術，利用無線網狀網可實現動態自組織、自我配置、自我修復。在不同的環境下，允許方便、快捷、高度可擴展、可靠和具有成本效益的網絡部署。OFDMA可提高系統的整體能力，以克服多徑、非視距等困難，提高系統性能和移動性，可以通過使用幀的持續時間2.5ms來優化網絡轉換的延遲。

SENS Ad-hoc自組織網絡主要技術特點有：①創新的減少射頻干擾方法；②分布式頻譜設計算法（重復使用，頻率，調制...）；③網狀網絡自結構，采用自動角色選擇算法（DRSA），權函數算法（鏈路質量、等級標識、根級別的ID...），動態網絡優化算法，增強的移動網狀網絡路由算法等，可以實現最優路徑、自適應調制和編碼速率，以及最小維護、最小的網絡開銷，優化的多播/廣播。

三.技術關鍵應用

如何使得SENS網絡與遠程指揮平臺建立三維立體式的網絡拓撲結構，在此基礎建立各類視頻等數據應用層。

1.衛星通信方式

通過衛星通信回傳鏈路作為SENS的骨干網接入，實現現場指揮中心與跨地域遠程指揮的語音、視頻、數據等信息互聯互通?，F場衛星通信平臺載體包括車、船、航空平臺（飛機、無人機、飛艇、高空氣球等）、列車等。相應的通信系統有動中通、靜中通等，頻段有L、S、Ku、Ka、C、X等。

2.遠程微波通信方式

通過遠程微波通信模組可以實現自組織網絡之間10km以上的無線語音、視頻、數據等信息的相互通信。

3.機載寬帶通信方式

通過架設在機載平臺里的寬帶通信模塊，與地面現場指揮中心的地面寬帶通信模塊?？梢詫崿F自組織網絡之間范圍達180km以上的語音、視頻、數據等信息寬帶通信(5Mbit/s以上)。

四.SENS應用于新聞廣播領域的前景

如果某地域發生重大災害應急新聞事件發生地，公網傳輸設施容易被破壞而不能夠使用，而通過SENS自組織網絡設備，在新聞現場發生地的多名新聞采集員與現場新聞采集車能夠形成一個完整的現場自組織網絡。這樣，所有現場新聞采集員所采集的信息能不通過公網就實時互相焦爐，并與現場新聞采集車通互聯互通?，F場新聞采集車通過衛星回傳鏈路與跨地域的遠程新聞中心互相通信。這樣就能使新聞中心實時、穩定地了解現場新聞事件的連續進展，從而對現場新聞事件進行連續追蹤報導。

SENS網絡與遠程指揮平臺建立三維立體式的網絡拓撲結構

綜上所述，相信基于最新一代4G OFDMA技術的SENS在新華社各類突發重大新聞事件一線采訪中必將提供有力的現代化技術保障，實現新聞采集、編輯、傳輸的實時性與時效性。

SENS應用于現場新聞播送