eLTE无线宽带专网技术方案
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城轨eLTE多业务统一承载解决方案城市轨道交通中的行车指挥、列车控制、乘客资讯、列车视频监控等业务都需借助车地无线通信网络。
这些车地无线通信网络分别隶属于CBTC(基于通信的列车控制系统),PIS(乘客资讯系统,含列车视频监控),列车集群调度通信系统,并由通信、信号两个专业设计、施工及建成投产。
城市轨道交通中的行车指挥、列车控制、乘客资讯、列车视频监控等业务都需借助车地无线通信网络。
这些车地无线通信网络分别隶属于CBTC(基于通信的列车控制系统),PIS(乘客资讯系统,含列车视频监控),列车集群调度通信系统,并由通信、信号两个专业设计、施工及建成投产。
目前,在国内各城市轨道交通线路中,由于用户需求的发展和技术水平的限制,通信、信号专业只能通过窄带无线或公共频段独立组网,解决各自专业运营管理急需的车地通信传输需求,当前各系统建设的现状如下:(1)各业务系统独立建设各自的无线承载网络,频谱、站点配套等资源消耗高(2)CBTC系统主流采用2.4G公共频段的WLAN无线局域网技术实现车地通信,随着城市WLAN建设和应用普及率的提升,各城市基于CBTC制式的城市轨道交通线路越来越多的面临外部2.4G系统的干扰影响(一线城市平均10次/每日/线、二线城市平均1次/每日/线),严重可导致列车制动停车晚点,典型如深圳地铁二号线。
(3)PIS系统普遍采用2.4G公共频段的WLAN无线局域网技术实现车地通信。
如同CBTC 系统,PIS系统也面临这外部无线系统的严重干扰导致直播视频模糊、马赛克。
另外WLAN 系统设计之初定位于静止或者低速环境的无线局域网应用,并不适用于高速移动应用的地铁环境,虽然应用于地铁的WLAN 产品进行了定制优化,但在高速环境仍旧存在丢包率高、系统吞吐量下降的问题,导致PIS应用带宽不足、丢包率过高。
随着城市轨道交通运营管理需求的不断扩大和多元化,对车地无线通信的可靠性、安全性、传输带宽等方面提出了更高要求,城市轨道交通既有相关系统已无法满足这些应用要求。
基于免授权频谱的LTE 工业无线互联专网宽带方案目录1.概述 (1)2.需求分析 (3)3.解决方案 (10)4.成功案例 (16)基于免授权频谱的 LTE 工业无线互联专网宽带方案1概述当前行业无线网络应用中,基于Unlicensed 频谱的WiFi 是主流无线网络技术,但 Wifi 有诸多问题,制约行业无线的应用发展,比如 WiFi 在非视距场景下覆盖难以满足;在移动或高密场景时延不稳定;自干扰系统连接不可靠;覆盖距离短导致 AP 站点数量众多,选址和安装都存在困难,维护成本高等。
随着LTE 技术在移动宽带的广泛应用,行业逐步引入 LTE 技术提升网络性能,但Licensed 频谱资源有限,基于Licensed 频谱的 LTE 技术无法广泛应用,基于Unlicensed 频谱的 LTE 技术应运而生,采用 Unlicensed 频谱提供 LTE 无线网络覆盖,兼有Wifi 的组网便捷性和 LTE 的稳定可靠的高性能,重点解决生产业务流中的“痛点”:覆盖、连接高可靠、抗干扰,成为承载企业园区和工厂内网无线工业互联更优质的解决方案。
1.1背景随着行业数字化的持续深入,工业领域对连接的诉求越来越高,虽然现场总线、工业以太以及基于 Wifi、RFID 等的无线技术的使用,实现了部分工业设备的连接,但更大部分的工业设备还属于没有任何连接的哑设备。
据 HMS 公司分析,在工业领域的已连接部分,工业以太和工业无线持续发展,至 2018 年— 36 —初,工业以太新增至 52%的份额(年度首次超过现场总线的42%),无线连接也以 32%的增长率快速增长(但无线连接还仅占到 6%左右的份额),随着工厂智能化的持续发展,工业领域对无线通信的期望越来越高。
但工业厂矿园区分布零散,场景复杂,不具备建设一张无线通信大网的条件,也很难获取区域性专用通信频谱;而基于免授权频谱的 Wifi 技术在工业领域的应用中,逐步暴露出可靠性、安全性、稳定性、移动性等方面的不足,难以胜任更高性能的工业无线通信需求。
eLTE 解决方案通过两大核心理念为行业客户打造端
到端的解决方案
无线通讯已然成为生活必需品,而悄然间行业客户也开始逐步拥抱无线通信技术。
华为无线产品线在过去一年不断耕耘着行业市场。
正在举办的华为全联接大会,华为企业无线产品线总裁孙震涛就华为无线通信技术在行业应用的最新进展和挑战、解决方案亮点、未来行业无线通信发展等问题接受了中关村在线的HC Live 专访,围绕行业无线趋势发表了自己的观点。
事实上,AI 并非一个独立的产品,需要端到端解决方案的配合。
没有海量的数据,AI 都是空中楼阁。
而无线通信网络是理想的数据通道,是行业云化、智能化顺利发展的关键。
当前正处于数字化转型的关键时期,千行万业的数字化进程不断开启,改变着人们生活和企业生产方式。
从人与人、人与物的连接到物与物的万物互联,无线连接一切是产业发展的必然趋势。
相比2G、3G、4G 技术,5G 技术的快速引入将会催生更多新的应用、新的商业模式,甚至重构社会经济,可以说,“4G改变生活,5G 改变社会”。
面对无线技术在推进行业数字化转型时面临的挑战,孙震涛表示:“以下三点是决定行业客户是否会规模使用无线技术的关键问题:一、可用,相比。
华为eLTE-U解决方案2017eLTE-U解决方案概述企业在数字化转型过程中,越来越强烈的依赖于无线连接。
不同于普通消费者的无线通信,企业客户往往需要部署专用的无线网络以适配特殊的业务需求,同时希望系统具备易部署、可靠性高和稳定的性能。
华为的eLTE-U解决方案将4.5G通信技术应用在免授权频谱上,使得企业和政府用户也能够自行部署最专业和最先进的行业无线专网,满足企业生产园区和城市公共区域的数据、视频等宽带传输需求。
eLTE-U解决方案有两种网络部署形式,其中通常的方案包含核心网、基站和终端三部分,应用服务器与核心网连接,可以满足各种业务应用场景。
另外还有一种简化的组网形式,只包含基站和终端,基站通过IP连接与应用服务器直接通信。
简化的组网方案适用于固定视频监控场景,由于不涉及终端移动,无须核心网进行跨基站的信息处理,基站也不需要处理小区间切换,只须实现基本的视频数据上传。
eLTE-U解决方案亮点·抗干扰eLTE-U处理多径信号的能力更强,能够将多个反射无线信号进行合并增强,所以eLTE-U相比普通的免授权频谱无线技术(如Wi-Fi),更加适应各种气候条件,在大雨时保持稳定的传输性能,在建筑和植物密集的城区中仍然有良好的覆盖。
eLTE-U有更加精细的无线资源调度机制,每毫秒都会检测干扰情况并选择最合适的无线资源。
相比Wi-Fi和微波技术,在相同外部干扰条件下,性能的损失能够降低3倍。
·易部署eLTE-U解决方案支持5.4/5.8GHz免授权频谱,无须申请专用频谱和支付频谱费用,便于企业自建专网;小型化基站设备便于安装,终端PoE供电,即插即用,3U或1U高盒子集成核心网多个网元;针对固定视频监控场景提供简易组网方案,快速部署,维护简单。
·高性能eLTE-U系统具备更高的接收灵敏度,并且采用特殊技术能够保障小区边缘用户的接入,覆盖距离是Wi-Fi的两到三倍。
eLTE-U针对蜂窝系统设计,有这标准和完善的小区间切换机制,能够支持160公里每小时的移动速度,切换时延小于50毫秒,无丢包。
华为eLTE 行业无线专网解决方案2017当今工业正在经历着智能化的变革,企业正在将新一代的信息和通信技术应用到工业生产中,云计算、大数据、物联网等ICT新技术正在驱动工业转型加速。
企业的业务多种多样,对于通信的要求也不尽相同。
例如工业控制类的业务需要高可靠高性能的数据连接,视频监控要求大数据量的传输带宽,而移动办公要求无处不在的数据库连接和移动应用,企业的人员协作需要一直在线、即按即通的群组通信,生产车间内的移动设备需要精确定位以做到自动化生产,海量的传感设备需要及时自动的上报数据而无须人工干预以及维护。
为了适应多样的企业业务需求,不同的业务部门往往分别部署多种通信系统,如有线网络、WiFi、窄带集群系统、ZigBee和蓝牙等,但这些系统都有着相应的不足。
企业的生产系统、经营管理系统、办公系统和资产管理系统由于采用了不同的通信系统和数据系统,多个平台之间无法进行信息互通和共享,造成了烟囱式的管理架构。
当企业要发展新的业务时,也可能涉及到多个数据平台而难以扩展。
因此企业需要一个融合互通的业务平台,支撑核心的通信需求,即工业级的可靠稳定的数据连接。
eLTE行业专网提供统一的业务平台,语音、视频、数据、位置、物联信息等都汇聚到业务引擎,通过通用的数据接口对接企业不同业务部门的应用系统,如生产系统、经营管理系统、办公系统、资产管理系统等,方便数据共享。
当企业有新的业务系统需求的时候,也可以基于这个融合的平台快速扩展,而无须更改接入层设备。
针对不同的业务和频谱, eLTE行业专网有三个子方案可供选择和自由组合:·eLTE-Licensed:如果企业能够申请到专用的授权频谱,那么推荐采用基于最新的4.5技术的eLTE-Licensed,提供高性能的宽带数据接入及语音调度业务,满足工业控制和生产调度的需求;·eLTE-U:如果企业不能申请专用的授权频谱,那么也可以基于免授权频谱(5.4GHz和5.8GHz)来部署基于LTE技术的专用网络,eLTE-U可提供相比于 Wi-Fi 两到三倍的覆盖范围、更好的移动性和稳定可靠的连接;·eLTE-IoT:企业可以采用eLTE-IoT技术来部署基于免授权频谱(<1GHz的ISM频段)工业物联专网,实现大范围的海量工业设备信息采集。
使用eLTE无线网络对数据业务进行补充保障空管数据业务涉及转报,气象,雷达,导航等关键数据业务,一般使用地面线路进行传输,为了提高保障能力可加入备份空中链路,一般使用微博中继的方法,随着科技的发展,现在有新的技术层出不穷,eLTE 无线网络就是一种可行性非常高的技术手段,本文就eLTE 无线网络在单个机场范围使用一个基站进行组网的方案进行了阐述。
从铁路到机场,从港口到海洋勘探,调度、运营、服务等行业应用,单一的语音通信已不足以满足调度、运营的需要。
作为一种窄带通信标准,TETRA对需要高带宽的数据通信和视频通信,有天然缺陷。
但通过“TETRA+WiFi”的模式来弥补数据通信带宽的不足,缺点也很明显的。
“WiFi使用的是公共频点,通信干扰不可避免,从深圳地铁被WiFi干扰逼停的事件就能看出,这种方案在保障地铁安全、稳定运行方面存在风险。
另外,WiFi覆盖的范围非常小,在港口、机场等凋度应用中,WiFi覆盖的盲区问题也会导致风险。
使用eLTE 无线网络建设主要为满足有线链路无线备份需求,在整体LTE 专网实施后可以实现驻机场各业务台站无线网络互通,同时承担集群、数据、视频等业务,不仅能实现语音集群、监控、视频回传还可以进行简单定位,亦可考虑实现视频联动等综合业务,覆盖区域除空管业务区还可包含跑道、停机坪、候机楼等,总体覆盖面积大概为 3.5 平方公里。
一.建设方案基本考虑:1.配备手持终端实现语音集群及视频等通信业务。
2.各区域无线网络互通,通过需要接入的区域配备无线接入路由设备实现。
3.航管楼应急指挥中心设置调度台,对手持终端及视频监控业务进行统一应急指挥。
4.一期在塔台部署一套基站,实现室外区域覆盖,并利用集群终端及CPE 无线接入路由设备针对当前业务需求进行验证。
5.二期可基于一期覆盖结果,针对性补充1~2 个无线基站或室分系统。
二.容量估算考虑后续的业务发展,满足的业务用户数量为:视频和语音业务50个用户。
延安中国干部学院eLTE无线宽带专网回传技术方案时间:2019年06月目录第一章总论 (1)1.1需求分析 (1)1.1.1必要性分析 (1)1.1.2可行性分析 (1)第二章系统实现的功能及设计技术指标 (2)2.1实现的主要功能 (2)2.1.1数据业务功能 (2)2.1.2网管功能 (2)第三章网络架构 (4)3.1TD-LTE无线宽带通信系统建设 (4)3.2TD-LTE无线宽带通信系统组成 (4)3.2.1网络拓扑及设备方案 (4)3.2.2设备清单 (6)3.2.3核心网 (6)3.2.4基站 (6)3.2.5网管 (7)3.2.6终端 (8)第四章无线宽带网络无线系统覆盖规划 (9)4.1基站设置思路 (9)4.1.1网络规划流程 (9)4.1.2频率规划 (10)第五章无线宽带专网产品介绍 (12)5.1核心网E SCN230 (12)5.1.1产品概述 (12)5.1.2业务和功能 (13)5.2网管系统E OMC910 (15)5.2.1产品概述 (15)5.2.2产品特点 (18)5.2.3业务介绍 (19)5.3无线基站DBS3900 (25)5.3.1产品概述 (25)5.3.2产品特点 (27)5.3.3产品功能及规格 (29)5.3.1安装方式 (31)5.4基站天线 (33)5.4.1外形尺寸和接口 (33)5.4.2技术指标 (33)5.5宽带无线路由器EG860 (34)第六章环境、供电、接地、防雷 (37)6.1环境要求 (37)6.2供电要求 (37)6.3接地要求 (38)6.4防雷要求 (39)第一章总论1.1 需求分析1.1.1必要性分析基于TD-LTE标准的无线宽带专网系统是终端信息回传等的通信工具,是信息化服务和支撑场区训练工作的重要内容。
建设基于最先进移动通信技术的无线宽带专网系统,是信息化条件下通信的必然选择。
基于TD-LTE的无线宽带专网系统是支撑场区实现数字化、智能化、可视化、便捷化唯一的、可靠的、安全的解决手段。
建设基于TD-LTE无线宽带专网系统有着很强的必要性和紧迫性。
1.1.2可行性分析A.技术方面TD-LTE无线宽带专网系统技术是目前最先进、最成熟、最可靠的移动通信技术,TD-LTE 无线宽带专网系统技术标准成熟,产业链发展壮大,为客户提供可视化调度信息支撑打下了坚实的基础。
TD-LTE无线宽带专网系统在20M的带宽内能实现下行100Mbps,上行40Mbps的系统峰值速率。
网络采用了扁平化的机构,降低整体系统时延、改善用户体验。
TD-LTE频谱配置非常灵活,支持5MHz/10MHz/20MHz带宽,TD-LTE采用了全新的无线接入方式:下行OFDMA、上行SC-FDMA,在天线端采用了MIMO(多输入多输出)、Beamforming等技术,这些新技术可以提高发射功率和进行波束形成,改善信道衰落造成的干扰;能够大幅度地提高系统容量、获得相当高的频谱利用率,从而可以获得更高的数据率、更好的传输品质或更大的系统覆盖范围。
第二章系统实现的功能及设计技术指标2.1 实现的主要功能LTE宽带专网无线通信系统实现的功能包括基本功能、网管功能等。
2.1.1数据业务功能在数据业务功能上,应具备数据文件传输等多种分组数据业务能力,并且具备业务扩展能力,能够快速建立新业务。
2.1.2网管功能综合网管提供专业的网元设备管理体系,包括拓扑管理、配置管理、性能管理、故障管理、软件管理、安全管理、系统管理、宽接终端管理、日志管理、设备巡检等全面的设备管理功能。
支持对宽接终端、基站、核心网、调度机、用户和设备管理平台、录音录像服务器等专网网络设备的集中管理。
支持其他或三方设备的逻辑视图,形成统一网络视图。
采用人性化的操作维护界面,提供图形化人机交互方式,取代了繁琐难用的命令行操作,对于如此专业的无线通信系统管理,也能给人使用便捷、易操作维护的美好体验。
针对数据安全性、操作安全性、软件可靠性、硬件可靠性进行专业地分析和设计,提供全方位稳定可靠的网管系统。
具体功能如下:1)拓扑管理支持构造并管理整个网络的拓扑结构,以反映设备的组网情况和运行状态,用户通过浏览拓扑视图可以实时了解和监控整个网络的运行情况。
在拓扑地图上支持展示网络中的网元、子网等拓扑对象。
用户可对拓扑对象进行管理。
2)配置管理提供网元集中配置管理功能。
友好化的人机界面,引导用户对设备参数进行配置。
3)性能管理支持对网元生成的性能数据进行管理。
支持性能数据的采集、存储、查询和生成报表进行分析,以便发现网络中存在的问题、定位问题并验证问题是否成功解决。
支持通过自定义性能指标功能利用系统中已存在的系统指标进行四则运算自定义出新的测量指标作为性能查询对象,支持利用阈值告警功能实现对测量指标的监控,如果网元侧测量指标值符合阈值告警的触发条件,系统将产生相应的阈值告警。
4)故障管理支持对网络中所有网元的告警进行实时的监控,了解告警级别、类型、原因,并及时处理故障告警。
5)软件管理支持对对网元的软件、补丁、文件的集中管理。
6)安全管理支持对用户和用户组的权限管理。
7)终端管理支持通过OTA支持对手持终端进行空口软件升级、配置数据升级。
第三章网络架构3.1 T D-LTE无线宽带通信系统建设TD-LTE无线宽带通信系统的建设,要满足“平台服务层”和“感知执行层”信息传输需求。
TD-LTE无线宽带通信系统架构主要分四层:应用层、平台层、网络层和感知层,如下图所示。
TD-LTE无线宽带专网系统组网示意图1、应用层应用层主要集成数据传输集成等各类业务;2、平台层平台层主要汇聚各类网络服务器及设备的管理和维护。
TD-LTE系统有完善的业务调度和网络管理功能。
3、网络层网络层主要实现对各类业务的承载和传输,TD-LTE网络具有大带宽、广覆盖、低时延的特点,可提供一张IP化的透明传输网络。
4、感知层感知层主要实现数据业务的采集和感知,并通过接入无线通信网络对业务进行无线传输。
3.2 T D-LTE无线宽带通信系统组成3.2.1网络拓扑及设备方案本方案采用遵循区宽的TD-LTE系统,实现阵地内的无线宽带专网通信,接入专用网络,通过无线模组实现阵地内其他设备的物联专网。
系统网络拓扑如下图:无线宽带网络拓扑图LTE设备主要包括核心网、网管系统、基站设备、以及天馈设备。
3.2.2设备清单3.2.3核心网主要由核心网、网管系统、服务器、交换设备等组成,主要完成系统控制、网络资源管理、密钥管理、融合汇接等功能。
整个阵地配置1套核心网,固定安装在阵地中心机房内;采用光纤与基站连接。
应用侧与阵地局域网和其它网络相连。
核心网提供的主要功能包括专网用户管理、专网业务、数据业务、公共业务;专网用户管理包括群组签约、群组用户签约等等;公共业务包括开机注册、关机注销、移动性管理、遥开遥毙等业务。
3.2.4基站无线基站主要完成无线接入功能,包括管理空中接口、接入控制、移动性控制、用户资源分配等无线资源管理功能。
通过灵活配置不同数量的基带处理单板和射频模块,一个BBU可以与多个RRU相连接,满足不同场景、不同容量的应用需求。
无线基站具有体积小、功耗低、安装灵活、快速部署等优点。
基站通常包括BBU、RRU、及交换设备、电源天线等,BBU、交换设备和电源安装在机房或机柜内;RRU和天线支持室内挂墙,铁塔,抱杆等安装,RRU通过光纤与机房内的BBU连接,RRU供电由机房电源设备通过电线线提供;固定基站的数量根据场区的覆盖、地形等实际情况确定。
基站安装图示射频单元及天线的安装一个基站需要安装3个射频单元和3个天线,1个射频单元和1个天线可以共抱1个抱杆,总计需要提供3根直径60mm~114mm(建议80mm),长度尽量大于1200mm的抱杆。
抱杆(也叫辅杆)的安装方式如下:辅杆安装方式3.2.5网管网管系统主要负责对无线网络设备进行管理。
管理核心网、基站等通信设备,包括了集中配置管理,集中告警管理,集中性能管理等EMS层级的操作维护中心(eOMC),还包括单点维护工具,网元日志离线分析工具等工具级别的解决方案。
网管系统是一个Client/Server结构,有一个集中网管服务器,带多个网管客户端。
eOMC的客户端除了传统的集中网管工作台,提供集中的告警,配置,性能等网管操作外,还提供独立告警终端,为阵地专门监控告警使用。
3.2.6终端LTE宽带专网系统终端包括无线宽带数据终端CPE。
第四章无线宽带网络无线系统覆盖规划4.1 基站设置思路基站的设置应在保证满足覆盖目标的前提下兼顾满足业务量需求,实现资源的合理配置,提高网络服务质量,以达到系统总体建设目标。
基站设置思路如下:1.LTE宽带专网系统总体设站考虑首先根据地形地貌特点对场区进行区域分类,针对不同的区域特点,评估分析设置合理的基站间距;根据现在的网络特点和资源状况,充分考虑现有的站址资源,合理的布置室外站点位置。
这里需要综合考虑面、线及重要的点覆盖需求,同时也需考虑可选站址的具体高度、位置等因素。
考虑到多系统多业务共站部署,对机房的需求规划设站方案时,需要综合考虑建设协调难度及后期被逼迁的风险等因素。
2.LTE宽带专网的建设从建设初期,到后期的扩容、升级、运营、维护,持续优质的网络服务是一个长期投入的过程。
各阶段不同的目标及投入,会有不同的性价比要求,因此在网络的建设中不仅要关注设备成本,更要从网络稳定性、业务体验、服务质量及维护投入等各方面综合考虑,选择全网络整个生命周期性价比最佳的方案。
4.1.1网络规划流程流程概述无线网络估算:对网络进行初步规划,通过估算,获得对网络的初步定量分析及建设规模。
主要包括覆盖估算和容量估算。
无线网络预规划:综合信息收集、站址选择及规划仿真,完成无线无线网络的初步设计。
估算阶段的输出是预规划的输入,预规划同时也是对估算工作的验证,根据规划仿真结果重新调整站点数,最后输出合适的理论站点。
考虑建站条件限制因素,使得预规划输出的结果比较接近实际,并保证覆盖、容量达到设计预期。
无线网络小区规划:包括实际勘站,站址选定后的小区参数(包括TAC、邻区、频率规划、物理小区ID、PRACH、天线下倾角、功率等)仿真设计,完成满足目标的规划方案,指导工程建设。
图表网络规划流程示意图关键因素●使用场景主要针对场区场景,适合采用面状覆盖●RRU组网方案根据场区具体覆盖和成本要求,采用3个2T2R的RRU+天线覆盖方案。
●天线采用定向天线,增益不小于5dbi●业务需求需求为典型的多场景、多业务,场景分为固定点视频采集和专网场景,业务分为视频实时回传、终端存储的视频文件回传、专网语音调度、专网视频调度。
4.1.2频率规划本项目涉及频率方案,包括:基站方案说明如下,包括:第五章无线宽带专网产品介绍5.1 核心网eSCN2305.1.1产品概述eSCN230最突出的特点就是核心网设备的微型化。