基于LTE的寬帶數字集群通信系統簡介

梁洪源 樊 雯 趙曉瑜

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基于LTE的寬帶數字集群通信系統簡介

梁洪源 樊 雯 趙曉瑜

武警石家莊士官學校，河北 石家莊 050000

隨著移動互聯網的飛速發展以及全球無線城市的大規模建設，寬帶數字集群成為整個無線通信的發展趨勢。LTE是目前主流的第四代移動通信技術標準，LTE寬帶集群系統正是TD-LTE為核心技術，是新一代的寬帶多媒體數字集群系統，可支持更為豐富的多媒體業務類型。

數字集群；寬帶集群；LTE

引言

“集群”一詞是從英文Trunking或Trunked翻譯得來，本意為中繼或干線。上世紀80年代末期，我國移動通信專家胡思益定義了傳統意義上的“集群系統”為：所具有的全部可用信道都可為系統的全體用戶共用，具有自動選擇信道功能，是一種共享資源、分擔費用、提供優良的多用途、高效能、廉價、先進的無線指揮調度系統[1]。

目前，“集群”的概念已經從傳統的用戶信道資源共享，延伸到多樣化功能業務、多模式終端接入、以及多種窄帶化和寬帶化通信系統之間的融合，并將基于寬帶無線通信技術，采用多媒體業務形式，以指揮調度功能為主的專用無線通信系統稱為寬帶無線多媒體集群，簡稱“寬帶集群”。

在過去的20年里，作為窄帶數字集群通信技術，專網通信已經實現了第一層次語音、短信、靜態圖片及慢速視頻傳輸等的通信業務的需要；窄帶數字集群在公共安全、國家和國際政府組織、國家和地方安全部隊、交通運輸業、服務業以及其他大型戰略性基礎設施項目等關鍵任務的通信骨干網中，發揮著不可或缺的作用。伴隨著通信技術從模擬走向數字，由此，數字集群通信需要沿著寬帶化演進之路向前邁進，來滿足未來移動辦公、多媒體集群調度、視頻監控、城市應急聯動等方面多元化應用。

1 寬帶數字集群通信的應用需求

然而，傳統的TETRA、IDEN、GOTA、GT800等集群網絡已難以滿足一般話音、業務之外的高速數據傳輸、視頻傳輸等業務的需要。它基于語音和低速數據傳輸的通信系統，在指揮調度方面發揮著重要作用。但是，隨著多種行業對寬帶移動通信需求的日益強烈，并且對于語音通信和數據通信并存的需求越來越大。以公共安全業務為例，不僅需要上傳高質量圖片、下載大數據量文件，還需要進行實時視頻傳輸。對此，歐美各國對公共安全機構的寬帶集群通信進行了大量的調研和討論。根據行業用戶種類的多元化發展，總結出了新的寬帶集群應用需求。

（1）功能需求。支持語音、數據和視頻業務；傳統集群業務；實時短消息和即時短消息；分局數據和IP接入；現場視頻傳輸；指揮調度；移動辦公；優先服務策略；動態寬帶分配；虛擬專網；遙控遙測；物聯網集群應用；直通模式；自組網；移動用戶定位。

（2）性能要求。支持高質量語音，高分辨率圖像和實時動態高清視頻；極小的系統時延；上下行數據速率配置；高頻譜利用率；分層管理的統一網管系統；廣泛覆蓋；高性能的移動終端。

（3）安全性性能。分等級的安全加密體系；端到端加密；支持第三方開發密鑰管理中心；空中密鑰更新；阻止非授權接入。

（4）環境適應性要求。支持無人值守基站；快速部署；電磁兼容性等。

（5）兼容性要求。兼容終端多樣性，且加入國際標準體系；向下兼容；升級和平滑演進。

（6）可擴展性要求。支持標準API應用接口和可擴展的系統規模，另可開放系統架構。

2 LTE寬帶數字集群通信

隨著4G公眾移動通信的發展，LTE技術以其高速率傳輸、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容等特點引起人們的普遍關注，并將其引入到集群通信技術。將LTE寬帶數字集群通信，基于“語音”、“數據”、“視頻”三大基本業務功能，同時可以實現單呼、組呼、全呼、優先級呼叫、調度、高速數據傳輸等集群通信業務功能，引起了新一代集群通信技術的變革，促進了集群通信在交通、公安、消防、林業、政府應急等全行業的發展。

2.1 LTE寬帶數字集群技術的發展現狀

2011年，摩托羅拉系統率先發布面向公共安全領域的標準商用LTE技術，并在舊金山部署了全球第一個公共安全LTE系統。2010年底，中國普天在國家科技重大專項的支持下，完成電力試驗網絡和無線政務示范網絡建設[2]。

此外，2009年6月至今，在中國通信標準化協會（CCSA）的組織下，由中國普天牽頭，開展基于TD-LTE技術發展寬帶數字集群通信系統的可行性和關鍵技術進行研究。CCSA多家會員單位，包括工業和信息化部電信研究院、天津三星通信技術有限公司、華為技術有限公司、中興通訊股份有限公司等，也都積極參與到研究工作中，推動具有自主知識產權的TD-LTE寬帶數字集群技術的發展。

2.2 LTE寬帶數字集群的技術特點

LTE技術用于寬帶數字集群當中，具有頻譜效率髙、上下行靈活調度、可承載多樣化髙寬帶服務等技術優勢，下面具體分析其技術特點：

（1）調制方式：QPSK，16QAM，64QAM。

（2）工作帶寬：支持可變帶寬，包括：1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz。

（3）OFDM及MIMO技術的應用：它采用了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiple，正交頻分多址）和MIMO（Multiple Input Multiple Output，多入多出）技術，在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mb/s和上行50Mb/s的峰值傳輸速率[3]；

（4）網絡構架：LTE系統采用全IP網絡架構，網絡結構扁平化，有效的縮短了控制面和用戶面時延。

（5）頻譜效率：LTE系統的下行頻譜效率為5bits/Hz，上行頻譜效率為2.5bits/Hz，相比3G系統提髙了近2～4倍[4]。

（6）移動靈活性：LIE系統還支持良好的移動性，能夠在移動速率120km/h～350km/h下保持移動終端能與網絡之間的聯通狀態。

3 結語

數字集群通信系統在技術上正在向著系統IP化、業務多樣化、數據寬帶化、終端多模化的方向發展。當前寬帶數字集群通信系統的研究取得了一定的成果，部分系統已經投入使用，但在使用中也發現了各自的問題，這就促使人們對具有寬帶接入功能的數字集群通信系統的研究不斷向前[5]。

[1]鄭祖輝，陸錦華，丁銳，等.數字集群移動通信系統[M].3版.北京：電子工業出版社，2008.

[2]陳園.基于LTE的寬帶數字集群系統演進路線及關鍵技術研究[J].電信科學，2012（11）：32-33.

[3]張潔，許瑋.TD-LTE寬帶數字集群系統.[J]通信技術與標準，2010（11）：9-10.

[4]楊驊，劉勁松.TD-LTE寬帶數字集群通信發展分析及建議[J].移動通信，2014（1）：48-53.

[5]邵志全.淺析LTE寬帶集群通信技術發展及應用[J].中國科技博覽，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

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1009-6434(2016)07-0024-02