TD-LTE 宽带数字集群通信发展分析及建议

LTE无线宽带集群方案研究作者：吴建华来源：《中国新通信》2014年第20期【摘要】无线宽带集群与传统集群不同，其实际应用需以高速率、大宽带、视频等为支撑。

从当前情况来看，以公网TD-LTE为基础研制TD-LTE宽带集群，将会是不错的发展选择。

文章将对LTE无线宽带集群方案展开详细探讨。

【关键词】 LTE无线宽带集群关键点应用一、TD-LTE宽带集群的概述集群通信，是通过专用无线进行调度的通信系统，已广泛应用于现代物流、交通及电力等领域中。

整体上看，基于TD-LTE技术的TD-LTE宽带集群具有下列几大优势：1）高宽带。

下行和上行传输率分别为100Mbps和500Mbps，其中数据、语音等都能经该通过实现传输，有助于实现军用信息化。

2）高频谱利用率。

该方案综合运用OFDM、MTMO技术，有效提高了其频谱利用率。

3）缩短了呼叫时间。

通过优化系统的内部架构，减少了延时（5ms）。

4）安全性高。

TD-LTE系统设置了加密管理器和软硬接口，因而拥有空口与端到端加密功能。

二、TD-LTE宽带集群研制的关键点2.1频段划分国际电联将LTE分成了4个频段，分别为200MHz、100MHz、108MHz与20MHz。

450MHz频段被誉为公共频段，在对讲机与集群通信中得到广泛应用。

700MHz是LTE（698M-806MHz频段）中的最佳频段。

对TD-LTE宽带集群而言，低于1GHz （ 700MHz，400MHz频段）的频率较低，辐射范围骗贷，其系统覆盖能得到逐步改善，可有效减少建网成本。

2.2小区覆盖从覆盖面积与效果来看，低频段要比高频段具有更显著的优势。

在相同地区用低频段进行覆盖，可降低基站数量与建网成本，系统终端的功耗也将减少，其使用年限将延长。

2.3呼叫时延针对公安等集群系统而言，通话的低时延、及时性等极为关键，可确保指令的准确到达。

通常情况下，业务终端呼叫应控制在500ms内，话权抢占时间应控制在200ms，以实现较高的指挥调度。

TD-LTE上下行技术分析及建议1 概述多址接入是无线蜂窝通信系统中基站与多个终端间通过公共传输媒体建立多条无线信道连接的技术，是无线蜂窝通信系统的关键技术。

TD-LTE的多址接入技术具有高速率、低时延和分组优化的特点，既有合理的、可以接受的技术复杂度，又能提供更高的数据速率和频谱利用率，还考虑了上行链路中因终端功率和处理能力的客观限制对峰均比(PAPR，Peak-to-Average Power Ratio)的敏感性。

TD-LTE因其采用了多天线信号处理技术，在取得较高频谱效率的同时，也可为较宽频谱带宽提供更多的支持。

由于采用快速傅里叶变换(FFT，Fast Fourier Transform)可将较大频宽分割成许多较小的正交频宽，采用快速傅里叶逆变换(IFFT，Inverse Fast Fourier Transform)还可重建这些频带，因此可简单地应用于不同频宽。

TD-LTE的下行接入技术正交频分多址(OFDMA， Orthogonal Frequency Division Multiple Access)，通过给不同用户分配不同子载波，可为更多用户提供正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式的多址接入。

一方面，由于用户间信道衰落的独立性，可利用联合子载波分配带来的多用户分集增益提高系统性能，达到较高的服务质量(QoS，Quality of Service)；另一方面，这种把高速数据流分散到多个正交子载波上传输，使单个子载波上的符号速率大大降低，符号持续时间大大加长，对因多径效应产生的时延扩展有较强的抵抗力，可以减少甚至消除符号间干扰(ISI，Inter-Symbol Interference)影响，因此使得OFDMA成为TD-LTE系统区分不同用户的下行接入方式中的最佳多址接入技术[1]。

与基站相比，终端设计对成本和耗电更敏感、也更关注，尤其是TD-LTE的高带宽、高速率和高性能，在为终端提供更为广阔的应用空间的同时，也加剧了终端的成本和耗电的上升。

TD-LTE宽带数字集群通信系统1.集群通信系统的现状和发展趋势集群通信系统是为了满足行业指挥调度需求而开发的，面向行业应用的专用无线通信系统。

由于集群通信系统主要侧重于指挥调度通信，其应用可遍及公共安全、交通运输、公共事业、特种通信、企业生产等应用，尤其可以在应用突发事件和自然灾害的过程中发挥优势。

与公众移动通信系统类似，集群通信系统的经历了从第一代窄带数字集群通信系统是当前国际、国内市场上应用最广泛饿集群通信系统，其代表有：欧洲电信标准协会（ETSI）的路上集群无线电系统TETRA、美国Motorola的综合数字增强网络iDEN系统、我国的基于CDMA技术的开放式集群架构GoTa系统和基于GSM技术的GT800系统。

与公众移动通信系统的高速发展相比，无论在数据传输能力还是多媒体业务支持能力方面，目前的窄带数字集群通信系统都比较落后。

以TETRA系统的最新演进TEDS(TETRA Enhanced Data Service，TETRA 增强数据业务)为例，在最理想情况下也仅能支持518kbps的峰值传输速率。

随着无线高速数据业务的飞速发展，集群通信系统对宽带多媒体业务的需求也日益显著，行业人员在应用集群通信系统进行指挥调度的过程中，不仅要“听得到”，还要求“看得见”，促进集群通信系统向数据宽带化、业务多样化、终端多模化、系统IP化的发展方向迈进，其具体表现形式主要体现在高速数据和视频的传输，以及构建于此基础之上的各种应用，包括多媒体集群调度、协同作业、移动视频监控、城市应急联动等方面。

例如，公安要求集群通信系统鞥能够支持现场图像和视频采集。

多媒体数据广播。

视频指挥等；石油化工行业要求集群通信系统能够支持远程视频监控等。

可以说，数字集群通信系统将进入一个崭新的宽带数字集群通信时代。

宽带数字集群通信系统更可以定义为基于宽带数字集群通信系统时代。

宽带数字集群通信系统更可以定义为基于宽带无线通信技术，以多媒体集群业务形式，提供指挥调度功能的专用无线通信系统。

我国发展TD-LTE的技术与运营发展策略分析摘要：文章对在当前环境下我国如何发展TD-LTE的问题进行了探讨，重点从七个方面阐述了发展TD-LTE所面临的问题和困难，并在技术和运营角度给出了具体的建议。

关键词：TD-LTE；发展策略；国际漫游；USIM卡2010年12月份，工信部批复同意TD-LTE规模试验总体方案，将在上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门等六个城市组织开展TD-LTE规模技术试验。

这是继2010年10月TD-LTE增强型成功被国际电信联盟确定为4G国际标准后，中国布局4G的又一关键性举措。

由于TD-LTE起步较晚，发展中必然会遇到诸多困难。

本文从技术层面和经营角度，对我国发展TD-LTE过重中需要注意的问题进行了分析。

1 中国移动要发展TD-LTE，重点要实现TDD/FDD的融合与兼容要把实现TD-LTE与LTE FDD的融合作为当前TD-LTE发展至关重要的战略目标。

既要确保中国移动的TD-LTE客户能够走出去，实现国际漫游，也要确保国外运营商的LTE客户能够进的来，使其能漫游到中国移动的TD-LTE网络。

下面我们分析一下TD-LTE与LTE FDD融合的可行性与必要性。

从3GPP标准进展来看，预计今年3月将完成包括FDD和TDD在内的LTE 又一个新版本Release 10即LTE-Advanced（LTE-A），3GPP TD-LTE和LTE FDD 标准进度一致。

从技术层面讲，TD-LTE和LTE FDD存在非常大的共通性，技术差异不超过15%。

LTE FDD和TDD的媒体介入控制层（MAC层）以及网络层的结构都是相同的，其他关键技术也基本一致，其差异主要体现在物理层帧结构上[1]，如图1所示。

此外，LTE从一开始就同时对FDD和TDD进行了优化设计，两种模式下可以获得相近的频谱利用率。

这些都为LTE TDD和FDD的融合奠定了基础。

尽管两者在标准方面保持了同步，但由于TD-LTE是由中国提出的3G技术TD-SCDMA演进而来，而LTE FDD则经由欧洲3G标准WCDMA演进，从目前的全球3G网络部署情况看，WCDMA市场规模远超过了TD-SCDMA。

基于 TD-LTE技术的宽带集群无线通信系统在广州地铁 18、 22号线应用的实例分析摘要：本文主要叙述广州地铁18、22号线工程专用无线通信系统采用基于TD-LTE技术的宽带集群通信系统的设计方案、系统构成、主要设备功能等内容。

该系统拥有大带宽的传输能力、高速移动性、高度的可靠性，为地铁运营、调度、安全行车提供了优质的通信服务。

关键字：双机备份；异地容灾；主备冗余；主备时钟同步1、设计方案1.1LTE的关键技术LTE(Long Term Evolution,长期演进）是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动，LTE系统引入了OFDM和MIMO等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率,并支持多种带宽分配，且支持全球主流2G/3G段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。

1.2系统综述广州市地铁18、22号线工程专用无线通信系统采用1.8GHz TD-LTE（分时长期演进）通信制式，系统为小区制的无线宽带多媒体数字集群通信系统。

本系统完全满足基于LTE技术的宽带集群通信(B-TrunC)系统的相关要求，是一个有线、无线相结合的网络系统，由核心网设备、网络管理设备、录音录像设备、调度服务器、调度台、BBU、RRU、列车车载台、固定台、TAU、移动人员手持终端、漏泄同轴电缆、天馈系统、防雷器设备以及传输通道构成。

1.3系统拓扑18号线控制中心、22号线停车场各自设置核心网设备、调度服务器、接口服务器、网管服务器等设备分部与各自的核心交换机相连，两台核心交换机通过区间光缆直连形成核心网主备通道。

LTE无线系统基站的组网方式采用BBU（室内基带处理单元）+RRU（射频拉远单元）分布式基站方案, 在线路所有车站、控制中心、车辆段及停车场专用通信系统设备室设置BBU/RRU设备，在区间设置RRU，RRU用光纤与BBU直接连接。

1.1 业务特征1.1.1 语音业务宽带数字集群通信系统的业务特征首先体现在语音业务上，能够实现快速指挥调度。

不仅能够完成基本的单呼、组呼以及全呼功能，而且能够很好的实现广播呼叫、紧急呼叫、优先级呼叫、调度台核查呼叫等功能。

除此之外，引进宽带数字集群通信系统还能够完成其与PSTN、蜂窝移动通信网络甚至是其它数字集群通信系统的互联呼叫。

1.1.2 数据业务宽带数字集群通信系统一方面需要完成Best Effort 类数据业务，另一方面还需要具备实时控制类数据业务的能力，最终才能够实现数据的调度。

最常见的在实际的应用过程中，要想完成指挥调度首先需要用户借助手持终端进行业务相关数据的接收、发送和查询，然后调度台也能够向用户端发送文字指令，使得用户能够根据指令进行必要的回复和确认。

1.1.3 视频业务随着通信技术发展和高速数据业务的不断推进，集群通信系统也越来越需要多媒体业务。

所以，相关工作人员能在指挥调度的过程中，不仅需要声音信号，而且需要图像信号，这就需要宽带数字集群通信系统必须承载交互型视频业务，来完成必要的图像上传、视频通话、回传以及监控等功能。

要完成和实现上述视频功能，就需要宽带数字集群通信系统在设计和构建过程中需要对视频编解码、视频传输与无线资源管理等进行科学管理和协调。

1.2 功能特征1.2.1 多业务融合随着无线通信技术的发展，实现与应用的促进和融合发字集群通信系统需要协调和融合语音调度、数据调度、视频调度等多种功能，能够很好地保证原始语音业务的准确性，提高其在记录方面的详细程度，最终实现全数字化、可视化、高度自动化、可记录及可追溯、事件驱动的指挥调度和协同作业功能。

1.2.2 指挥调度宽带数字集群通信系统在应用的过程中，需要配备专门统一的指挥调度中心，并且调度中心不仅需要收集事件现场人员的基本情况，而且需要借助无线技术以及无线调度系统实现区域呼叫、通话限时、动态重组、迟后进入、遥毙/复活等功能，完成系统需要的繁忙排队、监听、环境侦听、强拆、强插、录音/录像等多种操作。

图1跨线路网络架构示意
各线路设置独立端到端的LTE系统，各条线路的LTE核心网设置移动性管理实体（eMME）、信令网关（SGW）、数据网关（PGW）、归属签约用户服务器（eHSS）、TCF和TMF，采用核心网之间互联互通支持跨线漫游业务。

2条线路LTE核心网之间应支持S5、S10、S6a、Tc2接口互联互通。

数据通信业务实现方式
为实现跨线混跑的运营场景，需要LTE-M系统的核心网之间接口实现信令互通。

UE）跨线前，信令在源核心网的eMME、SGW 之间传输，使用源核心网的内部接口，使用源线路的获取用户信息和鉴权。

跨线切换后，信令在目标核心网的eMME和SGW之eMME通过S6a口到源eHSS获取用户信息和鉴权，但不使用目标核心网的PGW，而是目标sGW
至源核心网的PGW。

《城市轨道交通车地综合通信系统（LTE-M
部分：数据业务互联互通测试》（T/CAMET04008.1
定了城市轨道交通领域LTE-M系统列车接入单元
同通信设备厂家的LTE-M系统通信的协议信令和性能方面的测试方法和要求。

实际组网中，需要在A/B网互联的核心交换机上配置静态路由，实现跨线路核心网的
图2A网跨线组网示意图3B网跨线组网示意。

科学论坛幸福生活指南 2019年第33期177幸福生活指南基于LTE 技术的宽带集群通信技术分析王 芳南京高达软件有限公司 江苏 南京 210000摘 要：近年来，我国的通信技术发展较为迅速，提高了社会的信息化和智能化水平。

在通信技术体系中，基于LTE 技术的宽带集群通信技术是重要的通信技术，在社会中的应用也较为广泛，本文详细分析了基于LTE 技术的宽带集群通信技术的原理及应用情况。

关键词：LTE 技术；宽带；集群；通信技术引言 目前，集群通信系统的需求依旧旺盛，在特定行业与场合，集群通信的作用无可替代，它们正在承载着其它通信系统所无法完成的工作与效用。

然而，与传统的窄带集群系统相比较，宽带集群系统的应用需求正在快速地出现在市场上。

在这个技术演进的过程中，窄带集群与宽带集群的无缝融合与对接是非常关键的内容。

例如：能否采用窄带集群与宽带集群的收发机协同工作，保持完美的反向兼容，系统的设计要求是确凿无疑的：因为窄带集群在信号覆盖，系统控制等方面存在着巨大的内在优势，在任何时刻[1]，它都是集群通信系统的基础业务，不可或缺。

为此，可以在实际中采用一种基于子带滤波器组的快速变换的无线发射机方案，既可以完美兼容传统的窄带集群业务，也可以前向支持未来的宽带集群业务。

相对于传统的窄带集群系统来说，这种新型的兼容性很强的集群通信系统在业务范畴上显著扩充，商用价值极大。

1LTE 技术 随着LTE 在全球的不断商用，LTE 成为全球无线专网的选择，我国LTE 宽带集群系统开始规模应用。

无线专网逐步向LTE 网络迁移，公共安全行业预期占据专网主要份额。

但是，各国发展模式仍有待探索，公网和专网模式并存。

同时，LTE 技术在宽带集群通信技术中也具有很重要的应用，本文对此进行了分析。

2基于LTE 技术的宽带集群通信技术 对于基于LTE 技术的宽带集群通信技术，所涉及到的内容较多，在实际中有应用基于LTE 宽带集群的组呼业务实现方法及装置，基站向自身覆盖区域内承载组呼业务的终端，通知组呼业务专有的测量配置参数，该测量配置参数包括测量周期，测量周期包括传输间隙和测量间隙。

工程科技与产业发展科技经济导刊 2016.24期LTE宽带集群通信技术分析林锦焕（深圳市地铁集团有限公司 广东 深圳 518000）作为一种高级的通信系统，集群通信系统与通信行业的发展趋势相吻合，满足了集团指挥调度与专业通信的需要。

随着互联网技术的不断发展，无线系统在我国进行了大规模的建设，宽带遍及我们生活的方方面面。

LTE宽带集群通信技术以其高速率、大宽带、资源共享等优势，成为新型的多媒体数字集群系统，为我们提供了更为丰富的业务类型，有着创时代的意义。

1 集群通信系统发展分析1.1 集群通信系统的现状纵观集群通信系统的发展历程，其发展与公众移动通信系统相比，无论是从技术创新还是产业链方面相比，都存在很大的差距。

当下市场上出现较多的仍是窄带数字集群通信系统，并且技术还不成熟。

随着市场的快速发展，我国已经对TD-LTE技术的宽带数字集群通信系统进行研究。

TD-LTE与窄带数字集群技术相比存在明显的优势，例如速度快，低延时，在此过程中形成了从网络到终端产品，并出现了相应的解决方案，具有一定的产业化能力。

1.2 集群通信系统的发展趋势随着信息化和工业化的相互融合，能源、交通、农业等行业已经认识到信息化的重要作用，意识到信息化对优化产业结构、提高生产效率的意义。

随着信息化进程的加快，人们对专用无线网络通信也提出了一定的要求，既希望通过大数据库和高宽带提升办公效率，又希望能够进一步提高无线网通信系统的智能化，提升系统的容量。

TD-LTE的发展，能够依靠现有的条件，结合网络、语音终端、数据和高清视频，实现服务能力的提升。

TD-LTE技术是当下通信行业发展的趋势所在，满足大宽带和高频谱的需要，提升网络的工作效率。

现如今，国家已经启动了以TD-LTE为基础的政务网试验，就是为了提高集群通信效率和质量，提高电子政务服务的质量。

政务网试验是由无线电管理局进行统一管理的，对使用的具体情况进行明确说明。

各个地区开始发挥TD-LTE的作用。

LTE宽带集群通信技术发展及应用摘要：LTE技术在宽带数字集群通信中的应用，已经成为通信领域的研究热点。

本文结合集群通信系统发展需求和现状，分析了LTE宽带集群技术面临的挑战，阐述了解决关键技术的方法。

Abstract：The application of LTE technology in broadband digital trunked communication has become the research focus of communication field. Combined with the development requirements and the current situation of trunked communication system，this paper analyzes the challenges of LTE broadband cluster technology and expounds the measures to solve the key technology.关键词：LTE宽带集群；集群通信系统；频谱利用率；无线专网Key words：LTE broadband cluster；trunked communication system；spectral efficiency；wireless private network中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）07-0063-020 引言集群通信系统是一种高级的移动通信系统，它较好地适应了集团指挥调度和专业通信的实际需求，符合现代通信行业的未来发展方向。

1 集群通信系统的现状和发展趋势目前，我国应用最广泛的数字集群技术是TETRA，iDEN，GT800和GoTa四种。

iDEN系统是摩托罗拉公司最新推出的集数字话音传输为一体的综合数字集群通信系统，采用TDMA技术，使得在25kHz信道上可以同时传送6路数字话务，并可动态分配带宽。

民航无线集群通信系统建设经验总结及建议摘要：随着民航事业飞速发展，机场无线集群通信传输需求日益受到被各方重视，从规划设计到建设运维，无线集群通信系统逐渐成为新建机场或改扩建机场活动中的基础项目之一。

本文通过介绍成都双流国际机场与天府国际机场双场无线通信系统建设及应用情况，总结分析建设与运维经验，并对未来机场无线通信工程建设及应用提出建议。

关键词：800M，1800M，无线专网，一体化引言成都天府国际机场将于2021年6月底投入使用，为满足成都“一市两场”机场场面无线通信调度需要，民航西南空管局在双机场规划建设了1800M及800M无线宽、窄带集群通信，并在语音调度、航班智慧保障、业务数据传输、精确定位、视频监控等方面进行了深化探索，形成了许多典型应用案例，为空管、机场、航司、航油、航食等驻场单位提供了机场场面无线语音及数据通信一体化解决方案。

1.机场无线集群通信需求分析及预期目标当前，机场无线集群调度系统是民航行业内为满足空管、机场、航司、航油等各驻场运行单位之间指挥、调度、沟通、协作、应急保障需求，共同保障机场航班运行安全的较为高效基础系统。

作业人员配置集群通信终端可实现塔台、飞行区、航站楼、机坪、驻场单位工作区域之间实时通话、消息收发等功能，并在防止跑道侵入、保障飞行安全、提高运行效率等方面发挥着重要的基础性作用。

随着民航信息化程度的进一步加深，民航对安全、可靠的无线数据传输等需求日益迫切，传统的集群通信系统数据传输能力较差，无法满足民航安全运行对数字化智慧调度、无线数据传输、精确定位等移动宽带通信的急迫需求。

2015年初，工信部对宽带无线数字集群系统的频谱进行了规划，将1785-1805MHz划分给交通等行业，以满足交通等行业专用通信网语音和数据传输应用需要。

2018年民航局发布《民用航空机场场面无线数据通信技术应用指导材料（试行）》，介绍国内外前沿的机场场面无线通信新技术研究与应用情况，支持机场场面无线通信新技术发展与应用，为应用宽带通信新技术解决机场场面运行难题提出了技术指引。