主頁（http://www.130131.com）：淺談TD-LTE 4G通信技術在武警行業(yè)的應用 【摘要】 信息化是我軍新軍事變革的本質和核心，通信是部隊現代高新技術的集中體現之一，是建立信息化部隊的基本平臺，是部隊戰(zhàn)斗力的重要組成部分。本文基于第四代移動通信技術TD-LTE ，以某4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)為例，討論了武警部隊新一代集群通信系統(tǒng)的系統(tǒng)架構、組網方式和業(yè)務應用，提出了武警部隊信息化建設的一些設想。 【關鍵詞】信息化建設；TD-LTE；寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)；武警部隊應用 1 引言 當今時代，新軍事變革勢頭強勁、波及全球，以信息技術為主導的現代化建設成為各國軍隊追求的目標。在這種形勢下，武警部隊作為國家武裝力量的組成部分，作為維護國內安全穩(wěn)定的重要力量，必須乘勢而上、主動作為，把全面推進現代化建設作為一個全力以赴的目標。唯有如此，才能跟上時代潮流、有效履行使命，在保衛(wèi)國家安全、維護社會穩(wěn)定中做出應有貢獻。 國家和軍隊現代化步伐加快要求武警部隊加速現代化。改革開放以來，國家和軍隊現代化建設的成就令人矚目。相比較而言，武警部隊現代化建設還存在較大差距。如果武警部隊的現代化水平長期滯后于國家和軍隊現代化水平，勢必造成軍隊整體現代化建設進程的不協(xié)調。在這種背景下，武警部隊必須充分利用國家和軍隊提供的物質基礎和豐富經驗，增強緊迫感和危機感，努力使自身現代化跟上國家和軍隊現代化步伐。 武警部隊的一體化、可視化、扁平化等通信需求，普遍存在語音、IP網絡接入、數據采集、視頻監(jiān)控、可視化指揮調度等傳統(tǒng)數字集群無法滿足的業(yè)務需求。寬帶多媒體集群系統(tǒng)的逐步成熟標志著國內專網演進到了“寬帶”時代，新的系統(tǒng)將提供多種基于寬帶的綜合業(yè)務。通過多手段通信能力，業(yè)務智能分流，實現“隨需而通、隨地而通、隨行而通”的智能通信。 2 武警部隊通信裝備現狀 2．1 有線電通信 武警部隊固定的有線電通信主要租用地方有線電線路，沒有自己的專線網，在特殊情況下往往受制于人。野戰(zhàn)有線電通信主要是利用野戰(zhàn)磁石交換機、磁石電話機、電子電話機、被復線（部分利用程控交換機、自動電話、被復線）構成有線電通信網，設備陳舊，通信時效差。更重要的是因通信線路技術性能的限制，難以與公網和計算機網進行信息交換，難以進行數據通信。 2．2 無線電通信 無線電通信有短波通信和移動通信。短波通信由于通信距離遠，易于開設和組網，是武警部隊常用的通信手段。武警部隊已建立了總部對四個方向和機動部隊的短波通信網，各總隊也分別開設了對邊遠支隊和重要目標的短波通信專向。但是，由于短波波段易受天候、地形的影響，發(fā)密報時間長，也不容易保密。所以，隨著通信技術的進步，先后使用了自適應電臺、短波數傳電臺，技術上采用不同的分集接受技術、散射技術、漫反射技術。 移動通信對于武警部隊執(zhí)勤和處置突發(fā)事件是主要的通信手段。對于執(zhí)行某種特殊業(yè)務的集團而言，首推的是集群通信系統(tǒng)，建立集群通信網，加上信令，可實現通播、群呼、組呼、選呼，可實現優(yōu)先級的設定，容易與作戰(zhàn)區(qū)域的野戰(zhàn)通信網實現關聯。武警部隊各總隊現已建立了350M超短波集群通信網，大部分總隊的超短波網沒有全部覆蓋其轄區(qū)，盲區(qū)比較大，而且沒有實現聯網。 2．3 衛(wèi)星通信 前述兩種通信方式無論是組網通信還是建立專向通信，都要受到地形、地物的影響，盲區(qū)比較大。衛(wèi)星通信則因其覆蓋區(qū)域大、盲區(qū)小，再加之目前的衛(wèi)星地面站逐步微型化、可移動化，尤其在山區(qū)、草原、沙漠區(qū)域和一些難以建立通信網的地方是一種很好的通信方式。而且還可以與其他通信網（在接口設備的支持下）組成綜合的通信網。目前，武警部隊在一些綜合通信車上配備了衛(wèi)星通信設備，由于沒有與武警部隊其他通信網聯網，沒有形成較大的戰(zhàn)斗力。 近年來，隨著信息技術的進步和發(fā)展，武警部隊還陸續(xù)采用了各種單業(yè)務的通信手段，有數據通、視頻通、集群通、衛(wèi)星通、保密手機通等等，由于設備型號的不統(tǒng)一、各通信系統(tǒng)的不關聯，不能發(fā)揮其整體性能，成為通信網絡縱橫一體化、建成信息化平臺的桎梏，亟待有新型的通信技術和通信系統(tǒng)將現有的通信網絡進行融合和關聯互通，亟待采用一個平臺來實現系統(tǒng)級的統(tǒng)一指揮和管理，TD-LTE 4G通信技術和寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)的出現，使我們看到了希望的曙光。 3 TD-LTE 4G通信技術簡介 TD-LTE即TD-SCDMA Long Term Evolution，是指TD-SCDMA的長期演進。TD-LTE是TDD版本的LTE的技術。TDD和FDD的差別就是TD采用的是不對稱頻率是用時間進行雙工的，而FDD是采用一對頻率來進行雙工。 TD-LTE（Long Term Evolution）是我國擁有核心自主知識產權的國際3G標準TD-SCDMA的后續(xù)演進技術，是一種專門為移動高寬帶應用而設計的無線通信標準。 據TD產業(yè)聯盟《TD-LTE 產業(yè)發(fā)展白皮書》介紹，在政府的領導下，將全力推動TD-LTE的創(chuàng)新，產業(yè)化和國際化發(fā)展。 TD-LTE作為通信產業(yè)變革期的重要機遇，主要包含三大特點： 1.包含大量的中國專利，由中國主導，同時得到了廣泛國際支持，成為了國際標準； 2.上網速度快，能夠達到TD-SCDMA技術的幾十倍，使無處不在的高速上網成為可能； 3.產業(yè)發(fā)展速度快，與其他國際移動寬帶技術基本實現了同步發(fā)展，代表著當今世界移動通信產業(yè)的最先進水平。 以“普天4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)”為例，該系統(tǒng)是以4G(TD-LTE) 為核心技術，將4G的高速率、大帶寬與數字集群技術中的資源共享、快速呼叫建立、指揮調度等特點進行融合的新一代寬帶數字集群系統(tǒng)。同時遵循國內無線寬帶多媒體集群 (BWT)標準，采用統(tǒng)一的交換控制和調度應用平臺，可與McWill系統(tǒng)、PDT系統(tǒng)等其他集群系統(tǒng)實現互聯互通，進行統(tǒng)一調度指揮。 系統(tǒng)基于3GPP國際標準化組織制定的TD-LTE 移動通信標準,采用了TD-LTE標準所提出的所有關鍵技術，公網業(yè)務可與2G、3G網絡實現漫游，切換等功能。 4 寬帶多媒體集群系統(tǒng)的架構 仍以“普天4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)”為例，其基本定義是“基于4G寬帶無線通信技術，提供多媒體業(yè)務，以指揮調度功能為主的專用無線通信系統(tǒng)”。 系統(tǒng)采用統(tǒng)一的系統(tǒng)架構，支持多種已經標準化的無線接入模式，具有高頻譜利用率、大區(qū)域覆蓋、組網靈活、安全可靠等特性，滿足用戶以指揮調度為主的多種業(yè)務應用需求。 4．1 寬帶多媒體集群系統(tǒng)的架構 系統(tǒng)架構如圖1所示。  圖1 系統(tǒng)架構圖 系統(tǒng)由四部分組成：接入子系統(tǒng)、交換控制平臺、調度應用平臺和終端。 1）接入子系統(tǒng) 包括MTS-RAN（中速接入子系統(tǒng)）、HTS-RAN（高速接入子系統(tǒng)）、STS-RAN（超高速接入子系統(tǒng)）和Other-RAN （其他接入子系統(tǒng)）。 “普天4G寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)”采用基于TD-LTE超高速系統(tǒng)，具有實現語音、短數據、圖像、視頻以及分組數據業(yè)務能力；而Other-RAN則表明該架構的開放性，可以支持傳統(tǒng)及未來的通信系統(tǒng)。 主要特點： 統(tǒng)一接入：統(tǒng)一功能規(guī)劃、統(tǒng)一接口協(xié)議、統(tǒng)一業(yè)務流程、統(tǒng)一物理連接。 故障弱化：采用基站自組網技術、自中繼技術、機動重組技術和終端直通技術。 2）交換控制平臺 包括CS（中心控制服務器）、MGW（媒體網關）、RDS（存儲數據服務器）、T-GW（集群互聯網關）、M-GW（移動互聯網關）、F-GW（PSTN互聯網關）和S-GW（衛(wèi)星互聯網關）。 主要功能包括： 呼叫控制：負責呼叫建立、維持和斷開過程中控制面的控制； 移動性管理：負責用戶位置信息、用戶狀態(tài)信息等管理以及交換控制平臺與各個接入子系統(tǒng)之間用戶數據同步； 資源分配：負責對MGW和其他系統(tǒng)網關資源的分配，對多模式終端的資源共享分配，不同系統(tǒng)，不同接入模式下的資源協(xié)同分配； 數據庫訪問：負責提供CS對RDS高效的數據訪問。 主要特點： 一個系統(tǒng)多種接入：中速、高速、超高速接入，實現寬帶多媒體集群業(yè)務； IP軟交換：控制與業(yè)務分離，提高系統(tǒng)響應速度； 靈活組網方式：實現多系統(tǒng)、大區(qū)域的通信覆蓋能力； 多種網關接口：實現與其他通信系統(tǒng)互連； 多級QoS機制：根據用戶以及業(yè)務需求保證服務質量。 3）調度應用平臺 包括DC（多媒體調度臺）、ReS（錄音/錄像服務器）、SeS（安全服務器）和ApS（應用服務器）。主要功能包括多媒體調度指揮、錄音/錄像以及回放、統(tǒng)一安全加密機制和系統(tǒng)擴展應用。 主要特點： 統(tǒng)一D接口 全網錄音/錄像 調度手段多樣性 多級安全加密機制 4）終端 包括手持機、車載臺、數據卡、CPE（用戶駐地設備）、MEM（微電子器械）模塊等。 4．2 系統(tǒng)的主要接口 系統(tǒng)的主要接口如圖2所示。  圖2 系統(tǒng)主要接口示意圖 從圖2可以看出該系統(tǒng)架構的特點是： 1、一個系統(tǒng)多種接入模式（中低速、高速、超高速等）； 2、統(tǒng)一的接口標準（空口、Ta接口、D接口、R接口）； 3、多媒體集群業(yè)務（語音、數據、視頻等）的系統(tǒng)級融合； 4、具有開放性、可擴展性。 4．3 系統(tǒng)組網的拓撲結構 系統(tǒng)組網拓撲結構如圖3所示。  圖3 系統(tǒng)組網拓撲圖 從圖3可以看出該系統(tǒng)組網的特點是： 1、以高速無線寬帶接入為主，兼容其它中低速業(yè)務； 2、以寬帶業(yè)務為主，兼容其它業(yè)務； 3、可以融合公眾網、數據網、空天通信網； 4、可以融合其它專用網。 5 關于武警部隊“4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)” 應用的研究 5．1 根據《TD-LTE寬帶數字集群通信系統(tǒng)行業(yè)應用技術規(guī)范》顯示，“4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)”具有以下技術特征： 工作頻段：1447～1467 MHz； 工作方式：OFDMA/TDD； 調制方式：QPSK、16QAM、64QAM； 呼叫建立時間：小于300ms； 話權搶占時間：小于200ms； 視頻對講端到端時延不超過1s； 單基站覆蓋半徑：市區(qū)1～3km，郊區(qū)3～10km，農村10～30km； 支持大于120km/h的移動通信； 頻譜利用率：上行2.5bps/Hz；下行5bps/Hz； 帶寬：支持可變帶寬，包括：5MHz、10MHz、15MHz、20MHz； 峰值傳輸速率：在20MHz帶寬時 下行峰值傳輸速率為100Mbps 上行峰值傳輸速率為50Mbps 5．2 該系統(tǒng)在業(yè)務方面具備的功能和性能特征 “4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)”圍繞著“語音”、“數據”、“視頻”三項基本業(yè)務來拓展寬帶業(yè)務；類型包括：組呼/可視組呼、單呼/可視單呼、緊急呼叫等語音類業(yè)務；移動信息服務、高速數據查詢、網絡瀏覽、移動辦公、定位服務等數據類業(yè)務；視頻會議、移動視頻監(jiān)控等視頻類業(yè)務。 具有群呼、直呼等快速指揮調度能力；為高優(yōu)先級用戶或業(yè)務優(yōu)先分配信道；通過動態(tài)重組實現靈活的多級別分組調度指揮功能；集語音、數據、圖像和視頻的多業(yè)務傳輸能力；具有網絡互聯和故障弱化能力；支持遠程升級及版本回退。 組內用戶共享下行信道，信道資源利用率高；呼叫建立時間短，接續(xù)快；支持大熱點地區(qū)、熱點時段的大話務量能力；網絡可靠性高，具有強故障弱化和抗毀能力；支持端到端加密；覆蓋范圍廣，具有較高的經濟型。 5．3 4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)的應用研究和設想 1）利用該系統(tǒng)的話音、數據、視頻等多媒體接入，定位跟蹤、語音集群、視頻集群等多媒體集群指揮調度等功能組成執(zhí)勤管理系統(tǒng)。 具體由勤務管理控制子系統(tǒng)、車輛信息化終端、哨位信息化終端、電子哨兵、動態(tài)勤務管控平臺等智能化的勤務管理體系構成，可以無線接入為主，兼容有線（光纖或銅纜接入）。 該系統(tǒng)可以實現：涵蓋全員、管理全程、保障全時、確保安全。 2）應急指揮通信車 應急指揮通信車由小型化1.4GHz全向8通道圓陣天線、室外射頻單元CP、小型寬帶集群一體化設備（由核心網EPC和基站組成，承擔無線接入和移動管理）、指揮調度臺DC等構成。 單車覆蓋：市區(qū)1km、市郊3km、鄉(xiāng)村5km； 單車容量：組呼容量不超過200組，在線用戶數不超過1200個； 支持多車組網。 配備車載集群終端、手持集群終端、單兵頭盔終端等終端裝備，構成應急指揮系統(tǒng)，成為一個集成應急指揮通信設備和現代化辦公環(huán)境的機動指揮所中心。 裝備應急指揮通信車，可以增強部隊的快速反應及對突發(fā)事件的應急指揮調度及應急聯動能力，實現動態(tài)條件下感知現場、科學決策、高效控制、妥善處置。  圖4 應急指揮通信車  圖5 多車組網示意圖 3）利用該系統(tǒng)支持多種接入統(tǒng)一指揮調度的功能，將部隊現有的視頻會議系統(tǒng)、無線集群系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺進行管理，可以實現新老資源融合，統(tǒng)一調配，提高效率。 4）在條件成熟時，利用“4G寬帶多媒體集群系統(tǒng)”的組網能力建設總隊（師、軍級）作戰(zhàn)指揮中心。 可以利用該系統(tǒng)的融合能力，將各支隊、分隊的計算機網絡系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、無線寬帶多媒體信息網絡平臺、無線數傳系統(tǒng)、計算機輔助指揮調度系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、多方會議系統(tǒng)、視頻圖像傳輸與數字化系統(tǒng)、基于GIS的數據庫等子系統(tǒng)集成為總隊統(tǒng)一指揮平臺，實現了多警種、多層次的統(tǒng)一指揮，達到資源整合、快速反應、統(tǒng)一指揮的目的。 還可以通過多種途徑實現總隊指揮中心與總部的互聯： a.通過衛(wèi)星線路，連接到總部指揮中心； b.借助4GModem，經運營商4G無線網絡連接到總部； c.通過4G LTE專網，實現與總部的互聯； d.借助光電轉換設備，通過光纖網絡接入到總部； e.直接通過有線網絡連接到總部。 可以設想，通過建設總隊（師、軍級）作戰(zhàn)指揮中心，或將實現全局的“動態(tài)通聯、動態(tài)可視、動態(tài)定位、動態(tài)管控”目標，將全面推進武警部隊信息化建設創(chuàng)新發(fā)展。 6 結束語 根據武警部隊信息化建設的長期目標，通過建設信息化武警，實現跨越式發(fā)展，建成基本體系，奠定發(fā)展基礎，抓好重點深化，形成“四化”能力。目前，隨著TD-LTE 4G通信技術正式商用和“寬帶多媒體集群通信系統(tǒng)”的推出，將大大加快武警部隊信息化建設的步伐。 通過部隊分階段的項目建設，將達到“武警部隊信息化建設的長期目標”中所要求的“基礎設施貫穿各級、互聯互通、傳輸快捷、安全高效”總目標，即：執(zhí)勤管理實現涵蓋全員、管理全程、保障全時、確保安全；處突反恐實現動態(tài)條件下感知現場、科學決策、高效控制、妥善處置；日常工作實現教育訓練網絡化、機關辦公自動化，提高軍事、政治后勤工作系統(tǒng)的指導能力和保障能力。使部隊在現代化條件下執(zhí)行多樣化任務的能力取得顯著提升，為構建和諧社會提供強有力的安全保障。 本文由深圳市普天宜通技術有限公司提供，中國集群通信網首發(fā)，轉載請注明出處。 (中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮) |
