黃河中下游“TD-LTE”數字移動通信研究

蔡捷 袁衛寧

摘 要：光纖通信是以光波作為信息載體、光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。本文闡述了在黃河下游采用沿黃光纖環網的組網方式，組建黃河沿河兩岸基層單位及信息采集點的通信基站，實現重要信息互聯與傳輸的光纖化、關鍵工程管理的可視化。

關鍵詞：黃河;移動通信;光纖;環網;基站

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：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 黃河上的通信是治黃體系的重中之重

黃河是中華民族的發源地，在這一區域生活、繁衍的人民創造了燦爛的中華文明。黃河全長5 464km、流域面積75.3萬km2，自西向東分別流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西、河南和山東9個省、市、自治區，是世界第五大長河，是中國第二長河，是中華民族的“母親河”。

黃河安危，事關中國經濟發展大局。歷史上的黃河，曾給人民造成了沉重災難。黃河下游屬于“地上懸河”，這里分布著河南、山東兩省重要的大中型城市。同時，下游灘區還住著近200萬人民群眾，一旦發生洪水，黃河下游將面臨著極大的防洪搶險壓力，稍有疏忽，將可能造成不可估量的損失。在面臨防洪搶險等應急突發事件時，信息的及時上傳下達，都有賴于一個安全、穩定、暢通的通信信息保障網絡，對避免或減少人民生命財產損失起著關鍵作用。

黃河下游河南、山東兩省的基層單位和信息系統采集點大多分布在黃河兩岸及灘區，點多、面廣、人少、分散偏僻、遠離行政自然村，并且大都處在行政區域邊緣，對公網運營商來說，移動、聯通、電信均有盲區。目前，黃河下游基層單位防洪工程信息通道落后已成為制約黃委信息化建設發展的瓶頸。當前，信息化是當今世界經濟和社會發展的大趨勢，也是我國實現工業化、現代化的關鍵環節。水利信息化是國家以信息化改造和提升傳統產業的思路在水利行業的具體體現，是帶動水利現代化的重要措施之一。水利部黨組作出了“水利工程補短板，水利行業強監管”的決策部署，黃委深入貫徹落實水利部的決策部署，啟動了黃河下游基層單位“TD-LTE”移動通信系統建設，這將有效解決黃河下游基層單位防洪工程“最后一公里”的通信傳輸問題。因此，建設一個安全、可靠、覆蓋基層的黃河下游光纖通信網絡和與之配套的通信基站，作為治黃信息化的基礎保障，對保障黃河安瀾、保護人民生命財產安全具有十分重要的作用。

2 黃河中下游通信網基站的設計思路

采用1.4G/1.8G“TD-LTE”無線寬帶通信技術覆蓋黃河下游兩岸約1 000km的黃河堤防。其中，河南段長度約為500km，山東段長度約為600km。沿河可設置60多個無線基站，每個基站覆蓋半徑為8～10km，最大可提供100M的通信接入能力，為沿河覆蓋區內的300多個基層單位提供無線寬帶接入和應急通信，根據覆蓋情況和業務需求，通過同站址拉遠扇區的方式進行延伸覆蓋，進而擴展系統數據傳輸的覆蓋面。無線基站通過自建的光纖支線電路和公網電路實現基站與控制中心的聯網，通過租用公網來實現河南、山東兩省縣局、市局、省局及黃委會的網絡互通[1]。

2.1 基站控制器的設置

基站控制器可以設置在河南局所屬的焦作、鄭州、新鄉、濮陽和開封5個市局。在山東局所屬的濟南、聊城、德州、菏澤、淄博、濱州、東平湖管理局和黃河河口管理局8個市局，將基站傳輸的視頻數據等在所屬市局終結并存儲，同時支持其按需求轉發到省局及黃委。基站控制器實現所屬基站的數據處理和管理功能，要求接入基站的能力不低于10個，最大用戶數量不少于1 000個，最大系統吞吐率不小于2Gbps。沿黃河大堤基站部署原則上間距不大于20km，并盡量利用現有機房和鐵塔等基礎設施，并確保1M帶寬的邊緣速率。

2.2 在黃委設置1套網管系統

在河南、山東兩省局各配置1套網管客戶端，以實現日常對各自區域基站數據和無線數據終端進行配置和管理。黃河下游沿河部署60多個1.4G/1.8G的無線通信基站。沿黃河大堤基站部署原則上間距不大于20km，并盡量利用現有機房和鐵塔等基礎設施，確保1M帶寬的邊緣速率。

系統提供集中網管。網管中心放在鄭州黃委會，對整個系統進行統一管理。山東局和河南局各配置網管客戶端，實現本區域系統管理。綜合網管系統負責對無線系統網絡設備進行集中的操作維護管理。網絡管理主要功能如下。第一，方便的圖形用戶界面。管理接入基站和無線數據終端。第二，故障管理功能。提供簡單、直觀的故障管理界面。第三，網絡的安全管理功能，可控制操作用戶權限;對系統運行情況的評估能力。第四，故障恢復能力，包括對網管數據的備份、恢復，網元數據同步等。

2.3 無線基站聯網線路采用自建及租用相結合的方式

基站到所屬縣局的空間采用黃河沿線已建或新建的光纖支線及微波資源，或租用公網進行聯網;縣局至市局聯網可采用租用公網100Mbps或者自建光纜;市局至省局聯網采用租用公網100Mbps或自建光纜;山東省局至黃委聯網可采用租用公網200Mbps，河南省局至黃委聯網可采用自建光纖2.5G的布局。

3 黃河中下游通信網的系統配置

黃河中下游通信網的系統配置為綜合網管中心1套、基站控制器13套、LTE通信基站66套、無線數據終端近400臺。基站控制器（微核心）支持系列化的核心網配置，可靈活擴展配置，硬件平臺為電信運營級平臺，可實現對全網LTE接入設備的遠程維護管理;技術要求：基站接入數量，應不少于10個;最大用戶數量，應不少于1 000;最大系統吞吐率，應不小于2Gbps。無線寬帶基站沿黃河岸覆蓋部署，采用分布式架構，主要包括基帶處理單元和射頻拉遠單元，頻段為1.4G/1.8GHz，支持鐵塔部署，在時隙配比為3∶1（上行∶下行）時，單小區上行吞吐量平均值大于40Mbps，單基站吞吐量平均值大于100Mbs，單基站支持不低于6個扇區的能力。處理單元BBU設備為標準19英寸寬、小型化的盒式設備，可支持1.4G/1.8G BBU處理基帶數據和射頻拉遠單元RRU設備。根據工信部無線電管理局關于政務專網1.4G/1.8G頻段無線通信業務頻率要求，1.4G/1.8G射頻單元模塊需要支持20MHz頻譜。

無線數據終端（CPE）承擔LTE無線廣域網數據和本地有線或無線局域網數據之間的轉換任務，具備回傳功能，可獨立使用，用于室外部署。LTE工作頻段為1 447～1 467MHz和1 785～1 805MHz，支持靈活的上下行時隙比為3∶1、2∶2、1∶3，實現高速數據傳輸，支持上行64QAM調制，支持WiFi 802.11 b/g/n，工作溫度滿足-40～+50℃，供電DC24V/AC220V，整機內置防雷功能等。

具體組網結構如圖1所示。

4 “TD-LTE”系統的特性及應用發展前景

4.1 “TD-LTE”系統的特性

①具有中國自主產權。其頻譜利用率高，產業發展速度快，國內多家企業自主生產，代表著當今世界移動通信產業的最先進水平，得到了廣泛的國際支持，并成為國際標準。

②靈活高速上網。靈活支持1.4、3、5、10、15MHz和20MHz帶寬，上網速度快，使無處不在的高速上網成為可能。

③上行與下行高效而有序運行。上行在保證系統性能的同時，能有效降低峰均比，減小發射功率，上行最大速率達到50Mbits/s，下行最高速率達到100Mbits/s，滿足高速數據傳輸的要求。

④全網IP化承載，多種接入網共存。應用智能天線技術降低小區間干擾，提高了系統在不同應用場景中的性能與小區邊緣用戶的服務質量。

4.2 “TD-LTE”的應用及發展前景

目前，在北京、天津、上海、廣州、南京、銀川等多個大中城市已經開展了專網建設，并獲得了較好的應用。作為信息化技術設施建設的一部分，無線寬帶數據網借助其網絡部署的靈活性彌補了有線網絡在“最后一公里”覆蓋上的不足，為政府有關部門決策提供了更加可靠和安全的無線寬帶數字集群專網絡服務。隨著通信技術的發展，水利、鐵路、電力、地鐵等行業的廣泛應用，“TD-LTE”無線寬帶數字集群系統將具有更廣闊的發展前景和更大的發展潛力。

參考文獻：

[1]唐海.TD-LTE的標準化工作及進展[J].電信科學，2009（1）：22-26.