主頁（http://www.130131.com）：研制 TD-LTE 寬帶集群的幾個關鍵點

隨著信息化與工業(yè)化融合的不斷深入，能源、交通運輸、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、公共安全等重點行業(yè)已經(jīng)充分認識到信息化改造對促進傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方式變革、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益等方面的重要性。結(jié)合行業(yè)安全生產(chǎn)、經(jīng)營管理、應急處置等功能的專用通信系統(tǒng)將成為專網(wǎng)下一步發(fā)展的重點。目前，傳統(tǒng)集群能滿足語音和窄帶數(shù)據(jù)的需求，但隨著用戶對視頻，高速數(shù)據(jù)等業(yè)務的需求不斷增加，迫切需要一種能融合多種業(yè)務的新一代無線寬帶集群系統(tǒng)。

集群通信，作為一種專用無線調(diào)度通信系統(tǒng)，在交通運輸、電力、物流等行業(yè)的指揮調(diào)度中發(fā)揮著重要作用。能否將客戶所需的各種平臺技術(shù)和應用整合在一起，為客戶提供統(tǒng)一、融合的整體行業(yè)應用解決方案，已成為當前數(shù)字集群系統(tǒng)取得成功的關鍵�？梢灶A見，隨著整合業(yè)務的越來越豐富，信息量越來越大，能夠提供具有寬帶多媒體集群專網(wǎng)一體化特點的新一代寬帶集群系統(tǒng)，必將成為未來集群通信發(fā)展的主流方向。

無線寬帶集群不同于傳統(tǒng)集群，無線寬帶集群需要提供大帶寬、高速率、可傳輸語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻。時至今日，各行業(yè)市場對集群通信的需求已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，不但需要出色的語音功能，還需要高速數(shù)據(jù)傳輸功能，特別是對包括視頻在內(nèi)的多媒體通信能力有著十分迫切的需求;但傳統(tǒng)的接入技術(shù)難以同時滿足寬帶多媒體和移動通信兩方面的技術(shù)要求，為此業(yè)界開發(fā)了寬帶無線接入技術(shù)。新技術(shù)、新業(yè)務以及新的運營模式的出現(xiàn)，都是為了滿足客戶日益變化的需求。下一代通信系統(tǒng)的成功取決于其提供的業(yè)務和應用，業(yè)務應用層上不同的業(yè)務能力與模式的互通融合才是決定因素。從具體的應用角度來看，主要體現(xiàn)在高速數(shù)據(jù)、視頻傳輸以及構(gòu)建于此基礎之上的多種應用，包括移動辦公、多媒體集群調(diào)度、視頻監(jiān)控、城市應急聯(lián)動、物聯(lián)網(wǎng)等方面。

綜合移動通信的發(fā)展方向和我國對TD-LTE的深入研究，基于公網(wǎng)TD-LTE來研制TD-LTE寬帶集群應該是一個較好的選擇。使用TD-LTE技術(shù)的高帶寬來滿足無線寬帶集群的多媒體集群調(diào)度，高清視頻監(jiān)控，高速數(shù)據(jù)，移動辦公等等業(yè)務需求;使用TD-LTE技術(shù)的的平面低時延來滿足專網(wǎng)通信對通話發(fā)起時延的苛刻要求。

TD-LTE寬帶集群有著寬廣的市場前景和良好的技術(shù)儲備。但是，研制TD-LTE寬帶集群有幾個關鍵點需要加以解決，現(xiàn)分述如下，供大家商榷：

1. 現(xiàn)有的低頻段頻率資源已非常緊張，而對小范圍的組網(wǎng)，TD-LTE相對于窄帶集群系統(tǒng)，需要比較大的頻率帶寬。而且對于增加覆蓋范圍來說，低的工作頻率是比較好的選擇。

2. 對于集群系統(tǒng)來說，其特點為用戶數(shù)較少，且投入后較難收回投資，因此對成本要求較高，要求能盡量增大覆蓋范圍。

3. 對于集群系統(tǒng)來說，通話的及時性、低時延、非常重要，寬帶集群必須要完全滿足這個需求。

4. 對于集群系統(tǒng)來說，不可能像公網(wǎng)那樣有良好的覆蓋，或者在行進中，集群系統(tǒng)未架設時，需要有脫網(wǎng)直通功能。

5. 集群終端進入寬帶化后，其視頻，數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芤�比窄帶集群消耗更大的電量，因此研制低功耗的終端非常重要。

6. 對于公安等用戶來說，通話和網(wǎng)絡的安全性非常重要，寬帶集群必須滿足安全性的需要。

7. 由于現(xiàn)階段各部門已部署了MPT1327、 TETRA等，因此寬帶集群需要與原有系統(tǒng)互連互通。

8. 為了更好地利用現(xiàn)有裝備的窄帶集群系統(tǒng)，必須要解決終端內(nèi)的窄帶和寬帶的兼容性問題。

下面，將就如上關鍵點逐一做闡述。

1 頻段劃分

國際電聯(lián)給LTE劃分了四個頻段：3.4G-3.6GHz的200MHz、2.3G-2.4GHz的100MHz、698M-806MHz的108MHz和450M-470MHz的20MHz。450MHz頻段已經(jīng)定為公共頻段，主要用于對講機和集群通信。處于698M～806MHz頻段的700MHz是LTE的最佳頻段。

就TD- LTE寬帶集群來說， 1GHz ( 7 0 0MHz ，350MHz，400MHz頻段)以下為優(yōu)質(zhì)頻段，低頻率具有輻射范圍大的優(yōu)勢，能改善系統(tǒng)覆蓋，降低系統(tǒng)建網(wǎng)成本。

2 小區(qū)覆蓋

從表1可以看出，低頻段比高頻段在覆蓋上有著無可比擬的優(yōu)勢，采用低頻段，覆蓋同樣的地區(qū)，可以大大減少基站數(shù)量，降低系統(tǒng)建網(wǎng)成本。同時降低終端的發(fā)射功率和功耗，延長使用時間。

3 呼叫時延

對于公安等集群系統(tǒng)用戶來說，通話的及時性、低時延，非常重要，可以保證指令的及時到達。一般要求業(yè)務終端的呼叫建立時間小于500ms，話權(quán)搶占時間小于200ms，以實現(xiàn)快速的指揮調(diào)度。

為了實現(xiàn)語音呼叫的快速建立，需要對TD-LTE寬帶集群在呼叫時延和話音質(zhì)量方面做特別優(yōu)化，語音采用類似于電路域的方式保證語音的話音質(zhì)量，對呼叫發(fā)起的端到端信令流程做優(yōu)化，使呼叫建立時間遠遠小于VOIP的呼叫時延，達到300ms，話權(quán)搶占時間小于200ms。

可采用以下關鍵技術(shù)，來優(yōu)化呼叫流程，減少呼叫時延。

1.充分利用TDL的快速接入時間短的特點

2. 使用NAS消息替代傳統(tǒng)POC SIP消息

•縮短呼叫建立消息交互流程和大小

•減少建立過程的參與網(wǎng)元

•使用專業(yè)的UE基帶芯片縮短消息處理時間

3.縮短尋呼周期

4.通過廣播方式發(fā)送集群語音

5.減少 IP/UDP/RTP 幀頭消耗，提高空口的傳輸效率。

4 脫網(wǎng)直通

對于TD-LTE寬帶集群來說，直通時能提供語音對講就可以了，如果這時還采用TD-LTE的空中接口，會造成占用很大的頻寬，而且終端的復雜程度和功耗會大大增加。建議采用內(nèi)置窄帶(12.5kHz)的數(shù)字對講模塊的方案。

5終端芯片改造

終端TD-LTE專網(wǎng)芯片可以基于公網(wǎng)TD-LTE芯片進行少量修改，修改部分集群話音協(xié)議，基本協(xié)議軟件可沿用公網(wǎng)協(xié)議。對于專網(wǎng)指定的頻段，需要對芯片進行改頻，芯片改頻實現(xiàn)比較簡單，主要是分析射頻前端器件能否滿足要求，不滿足要求的需要替換。一般基帶IC和RF IC支持的頻段范圍比較寬，不需要更改。

集群終端進入寬帶化后，其視頻、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芤�比窄帶集群消耗更大的電量，因此研制低功耗的終端非常重要.

寬帶集群終端需要采用優(yōu)化的芯片方案、功率控制技術(shù)以及休眠等技術(shù)，來優(yōu)化終端的使用功耗。

6 系統(tǒng)安全性

對于公安等用戶來說，通話和網(wǎng)絡的安全性非常重要，寬帶集群必須滿足安全性的需要。寬帶集群系統(tǒng)可以提供雙向鑒權(quán)，空中接口加密，端到端加密不同層次的安全業(yè)務保障。其中基礎設施安全系統(tǒng)部分采用專門的服務器，并且提供開發(fā)接口給有加密資質(zhì)的單位，由加密單位提供加密算法和密鑰。終端中預留有SIM卡接口、串口，或者預留專用的接口、端到端加密芯片等，提供開發(fā)接口給有加密資質(zhì)的單位，由加密單位提供加密算法和密鑰。

7 與原有系統(tǒng)互連互通

系統(tǒng)之間互連互通主要通過兩種方式來解決，一種是系統(tǒng)側(cè)互聯(lián)。一種是終端側(cè)互聯(lián)。

系統(tǒng)側(cè)互聯(lián)

1). 系統(tǒng)側(cè)互聯(lián)是寬帶集群系統(tǒng)和窄帶集群系統(tǒng)互相開放接口給對方，當發(fā)起呼叫時，寬帶集群側(cè)的呼叫信令通過系統(tǒng)間的接口發(fā)送到窄帶集群系統(tǒng)，使在同組里但是屬于不同體制的終端可以進入同組通話。反之亦然。

終端端側(cè)互聯(lián)

2). 終端側(cè)互聯(lián)是采用一個控制單元，同時連接寬帶集群終端和窄帶集群終端(一般僅在車載終端實現(xiàn))，當寬帶集群側(cè)的呼叫發(fā)起時，通過這個互聯(lián)網(wǎng)關進行呼叫轉(zhuǎn)接。反之亦然。

8 終端內(nèi)的窄帶和寬帶的兼容性問題。

為了更好的利用現(xiàn)有裝備的窄帶集群系統(tǒng)，降低部署成本，需要解決終端內(nèi)的窄帶和寬帶的兼容性問題。解決這個問題的方法是研制雙模雙待或雙模單待的終端，當終端處于窄帶集群系統(tǒng)覆蓋之下時，可以轉(zhuǎn)到窄帶模式工作，將寬帶模塊掛起以降低功耗。當終端處于寬帶集群系統(tǒng)覆蓋之下時，可以轉(zhuǎn)到寬帶模式工作，將窄帶模塊掛起以降低功耗。如果終端同時處于窄帶和寬帶集群系統(tǒng)覆蓋之下時，可以根據(jù)業(yè)務需要在寬帶和窄帶工作模式之間進行切換。

結(jié)論

綜上所述，TD-LTE寬帶集群無線系統(tǒng)可在一張網(wǎng)絡上提供語音、視頻和數(shù)據(jù)多種業(yè)務，為應用層面的多媒體平臺提供一個良好的無線通道，整個系統(tǒng)為分布式控制結(jié)構(gòu)，采用了軟交換技術(shù)、并采用多碼流同步傳輸技術(shù)，能確保視頻、音頻、數(shù)據(jù)同步實時傳輸。因此，如果能解決好上述這些關鍵問題，不失為一個較好的選擇。