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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。其中视频业务的业务激活率为 30%左右，则同时在线用户为 15 用户。综上总体容量需求为：主要业务带宽需求：
综上分析，根据容量需求，所需要的站点数量为：
15/4.82/3=1.037，建设 1 个 S111 站点可基本满足要求。
一期可在塔台建设 1 个高单站，后期根据业务需求增加 1～3 个基站补充覆盖。
链路规划如下：
天线选型主要基于覆盖需求及隔离要求，基于本项目，拟采用天线参数要求如下表：
采用三扇区 5MHz 同频组网：1800-1805MHZ。
根据数据速率要求、终端高度及在场景中的特点情况。各覆盖区域的环境类 似，采用 cost231-hata（Hw）传播模型进行链路预算，按照 2T2R 小区规划。天线高度为 70m。因视频回传业务为移动业务，考虑 2 路 D1 视频的回传及空口 速率开销，小区边缘速率按照 2Mbps 设置。
在机场等开阔无遮挡区域，单小区覆盖半径约1.23km，考虑切换重叠区域，小区覆盖半径在1.1km。
三.eLTE 宽带集群解决方案
eLTE 宽带集群解决方案主网元是由终端 UE、基站 eNB、核心网 eCNS/eSCN、操作维护中心 eOMC 和多媒体调度中心 eAPP（eMDC/eMRS/eDC）、统一数据中心 eUDC 等设备组成的以 TD-LTE 无线接入网为基础的 IP 网络，网络架构如下图所示。
核心设备由 eCNS/eSCN、eOMC、eAPP、eUDC 等设备组成，主要完成用户语音和数据通信的控制和调度功能以及设备和用户的管理维护功能。其中 eCNS/eSCN 是紧凑式核心网设备，该设备除了集成 LTE 核心网网元 MME、PDN GW、eHSS、Serving GW的功能及部分 ePCRF 功能外，为了支持集群功能，还增加了集群网 关功能，用来与 eMDC 对接。多媒体调度中心通过网关设备与 PSTN、Tetra 等外 网异系统互通。eUDC 网元，支持簽约数据管理、终端设备管理和终端用户管理。支持终端从运营商公网或者 WIFI 接入，扩展覆盖的同时性能有损失。
基站设备由 eBBU 和 eRRU 组成，主要完成接入功能。
终端设备主要包括集群终端、车载终端和数传终端/模块等终端设备。
另外还包括应用层其它设备，如应用服务器、视频解码器、GIS、电视墙等，需根据实际情况进行配置和选型。
组网以核心网作为各终端的汇聚点，整个拓扑有两级汇聚，即两级 HUB 组网。
无线终端放开上行报文源 IP 的检查；用户配置终端下挂网络设备所在网段与终端间的路由映射关系使核心网能够识别去往下挂网络设备的 IP 报文并转发到相应的无线终端。
后路由需要使用静态 IP 地址。
四.系统配置
1.交换网关（核心网）
交换网关设备主要是在小型化的硬件设备平台上提供专网核心网的基本功能。主要（但不限于）包含：8 个业务板插槽，2 个电源/环境模块插槽。
2.多媒体调度系统
eAPP 调度平台包括多媒体调度机、调度控制台、异系统对接网关。
3.网管设备
综合网管是管理专网网元、终端和运营的综合管理平台，能够同时提供专业的宽带集群无线专网的设备管理和运行管理功能。系统应采用组件化架构设计，各个业务功能通过组件方式开发和部署，能够快速响应用户的操作维护需求，通过平滑升级的方式，满足分局运行的要求。
4.基站，TD-LTE 专网无线接入设备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。主要技术指标应满足：传输接口至少包含2个FE/GE 光（电）口；接收灵敏度优于-103.5dBm。
5.宽带集群终端，具有呼叫接入快，语音质量好，抗噪能力强，支持私密呼叫和群组呼叫。支持BlueTooth 4.0 EDR，支持数据发送和接收，多媒体 和语音业务；外部接口包括HDMI多功能接口 耳机插孔（3.5mm标准插孔，弹片-4）座充接口（铜触头，位于整机底部）；支持USB免驱动摄像头，YUV格式D1 25FPS，可同时在本地 显示和回传到服务器；LTE待机时间>68小时，集群工作模式（5：5：90）>32小时，视频监控时间>4.5小时。
6.无线路由接入终端
作为网关路由设备安装于各业务台站，为本场雷达、导航、情报及气象业务提供高可靠性和安全的无线接入方案。支持 LTE-TDD 和 LTE FDD 无线路由，可以进行 LTE 无线数据和以太网、工业串口等有线数据之间的转换，完成各种数据和控制业务。
五.结论
eLTE解决方案的优势都是明显的：大带宽、移动性好、低时延、抗干扰能力强、覆盖范围广等优势，决定eLTE解决方案可以替代TETRA成为最适合行业市场无线应用需求的方案，谁也无法阻挡新技术的出现以及它对“经典”老技术的冲击，也无法阻挡老技术被新技术所替代。只要用户愿意接受，一切皆有可能。
（作者单位：山东空管分局）
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。其中视频业务的业务激活率为 30%左右，则同时在线用户为 15 用户。综上总体容量需求为：主要业务带宽需求：
综上分析，根据容量需求，所需要的站点数量为：
15/4.82/3=1.037，建设 1 个 S111 站点可基本满足要求。
一期可在塔台建设 1 个高单站，后期根据业务需求增加 1～3 个基站补充覆盖。
链路规划如下：
天线选型主要基于覆盖需求及隔离要求，基于本项目，拟采用天线参数要求如下表：
采用三扇区 5MHz 同频组网：1800-1805MHZ。
根据数据速率要求、终端高度及在场景中的特点情况。各覆盖区域的环境类 似，采用 cost231-hata（Hw）传播模型进行链路预算，按照 2T2R 小区规划。天线高度为 70m。因视频回传业务为移动业务，考虑 2 路 D1 视频的回传及空口 速率开销，小区边缘速率按照 2Mbps 设置。
在机场等开阔无遮挡区域，单小区覆盖半径约1.23km，考虑切换重叠区域，小区覆盖半径在1.1km。
三.eLTE 宽带集群解决方案
eLTE 宽带集群解决方案主网元是由终端 UE、基站 eNB、核心网 eCNS/eSCN、操作维护中心 eOMC 和多媒体调度中心 eAPP（eMDC/eMRS/eDC）、统一数据中心 eUDC 等设备组成的以 TD-LTE 无线接入网为基础的 IP 网络，网络架构如下图所示。
核心设备由 eCNS/eSCN、eOMC、eAPP、eUDC 等设备组成，主要完成用户语音和数据通信的控制和调度功能以及设备和用户的管理维护功能。其中 eCNS/eSCN 是紧凑式核心网设备，该设备除了集成 LTE 核心网网元 MME、PDN GW、eHSS、Serving GW的功能及部分 ePCRF 功能外，为了支持集群功能，还增加了集群网 关功能，用来与 eMDC 对接。多媒体调度中心通过网关设备与 PSTN、Tetra 等外 网异系统互通。eUDC 网元，支持簽约数据管理、终端设备管理和终端用户管理。支持终端从运营商公网或者 WIFI 接入，扩展覆盖的同时性能有损失。
基站设备由 eBBU 和 eRRU 组成，主要完成接入功能。
终端设备主要包括集群终端、车载终端和数传终端/模块等终端设备。
另外还包括应用层其它设备，如应用服务器、视频解码器、GIS、电视墙等，需根据实际情况进行配置和选型。
组网以核心网作为各终端的汇聚点，整个拓扑有两级汇聚，即两级 HUB 组网。
无线终端放开上行报文源 IP 的检查；用户配置终端下挂网络设备所在网段与终端间的路由映射关系使核心网能够识别去往下挂网络设备的 IP 报文并转发到相应的无线终端。
后路由需要使用静态 IP 地址。
四.系统配置
1.交换网关（核心网）
交换网关设备主要是在小型化的硬件设备平台上提供专网核心网的基本功能。主要（但不限于）包含：8 个业务板插槽，2 个电源/环境模块插槽。
2.多媒体调度系统
eAPP 调度平台包括多媒体调度机、调度控制台、异系统对接网关。
3.网管设备
综合网管是管理专网网元、终端和运营的综合管理平台，能够同时提供专业的宽带集群无线专网的设备管理和运行管理功能。系统应采用组件化架构设计，各个业务功能通过组件方式开发和部署，能够快速响应用户的操作维护需求，通过平滑升级的方式，满足分局运行的要求。
4.基站，TD-LTE 专网无线接入设备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。主要技术指标应满足：传输接口至少包含2个FE/GE 光（电）口；接收灵敏度优于-103.5dBm。
5.宽带集群终端，具有呼叫接入快，语音质量好，抗噪能力强，支持私密呼叫和群组呼叫。支持BlueTooth 4.0 EDR，支持数据发送和接收，多媒体 和语音业务；外部接口包括HDMI多功能接口 耳机插孔（3.5mm标准插孔，弹片-4）座充接口（铜触头，位于整机底部）；支持USB免驱动摄像头，YUV格式D1 25FPS，可同时在本地 显示和回传到服务器；LTE待机时间>68小时，集群工作模式（5：5：90）>32小时，视频监控时间>4.5小时。
6.无线路由接入终端
作为网关路由设备安装于各业务台站，为本场雷达、导航、情报及气象业务提供高可靠性和安全的无线接入方案。支持 LTE-TDD 和 LTE FDD 无线路由，可以进行 LTE 无线数据和以太网、工业串口等有线数据之间的转换，完成各种数据和控制业务。
五.结论
eLTE解决方案的优势都是明显的：大带宽、移动性好、低时延、抗干扰能力强、覆盖范围广等优势，决定eLTE解决方案可以替代TETRA成为最适合行业市场无线应用需求的方案，谁也无法阻挡新技术的出现以及它对“经典”老技术的冲击，也无法阻挡老技术被新技术所替代。只要用户愿意接受，一切皆有可能。
（作者单位：山东空管分局）