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解析移动通信工程4G―LTE技术工程的应用

出处:论文网
时间:2017-07-17

解析移动通信工程4G―LTE技术工程的应用

  中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)17-0073-02

  4G-LTE技术具有信道频谱宽、目标速率快、多网络传输及接口开放等特点,能够与2G、3G网络实现平稳对接,有助于节省通信系统升级成本。4G-LTE被引进商用网络后便获得了迅猛发展,普及速度远超3G[1]。本文解析了4G-LTE技术在移动通信工程中的应用情况,旨在提高通信工程运行质量。

  1 4G-LTE通信网络架构

  4G-LTE网络包括EPC、E-UTRAN两部分,EPC的构成部分包括PCRF、PGW、SGW及MME,E-UTRAN中有多个演进型eNodeB,X2接口可连接各个演进型eNodeB,利用4G-LTE技术组建通信网络时通常将S1接口作为E-UTRAN部分及EPC部分的连接通道。

  与3G网络相比,4G-LTE网络中的EPC部分为分组域,具有分组功能,核心网中无电路域CS,传输VoIP业务的载体为IMS系统。4G-LTE通信网中的SGSN功能由SGW及MME共同实现,GGSN功能则由PGW实现,在通信网络传输信息时,核心网中的EPC可以实时分离用户面、控制面,避免SGW部分的用户面与MME部分的控制面互相干扰,同时有利于3G通信网与4G-LTE通信网实现融合[2]。

  E-UTRAN部分的SGW实体、核心网MME及eNodeB实体具有的功能与3G通信网的RNC网元相似,但eNodeB的工作方式为Mesh,接口为X2,采用X2接口连接各个eNodeB实体可预防出现分组丢失问题,SGW作为4G-LTE通信网络中的接入网关及边界接点,还具有管理无线接入、调度移动接入等功能。

  4G-LTE通信系统中的HSS部分可为IMS、UMTS及核心网提供数据支持服务,采用Cx接口连接IMS、HSS,通信协议为Diameter;采用Gr/Gc、C/D接口连接3G核心网、HSS,通信协议为MAP;采用S6a接口连接EPC、HSS,通信协议为Diameter。4G-LTE通信网络架构以3G-LTE为基础,但4G-LTE网络结构可以减小延迟,能够实现分散管理,相对于3G网络架构而言,是一项重大的技术性突破。

  2 4G-LTE技术在移动通信工程中的应用

  2.1 通信系统结构

  本文以电力系统所使用的移动通信专网为例,说明4G-LTE技术在移动通信领域中的应用情况及应用效果。移动通信专网的主要作用为监测电网中的电能供应质量,为智能化管理电网业务提供通信保障。为了满足快速、准确传递监测数据的要求及保证电能监测深度、广度符合电网业务的智能化管理要求,在设计通信网络拓扑结构时结合了树型结构、网型结构,确保在增加节点时无需进行复杂计算便可以远程发送或接收相应的监测数据[3]。

  监测系统分为三部分,即监控中心、通信网络及信息采集终端,采集终端包括便携式终端及在线监测终端,采集终端通过CT信号与PT信号向通信网传输信息,连接移动收发点与通信系统两端的串行接口为RJ45、RS232,根据现场情况设置4G-LTE路由器。通信网络中的4G-LTE可同时支持FDD-LTE格式及TD-LTE格式,以PPTP协议完成点对点传输,加密传输协议为VPN,通信网络中的服务器可提供数据库、通信及WEB服务,数据传输格式为PQDIF,传输协议为IEC61850。

  2.2 4G-LTE覆盖方式

  4G-LTE网络引入了MIMO多天线及大宽带技术,为实现连续覆盖,在室内应用了PRRU覆盖方案,PRRU覆盖的组网方式较为灵活,在业务量较少时利用多个PRRU进行组网能够减少切换及干扰,在业务量较多时,可用PRRU建立热点、分裂小区,进而有效增加传输容量。为满足室内传输的载波聚合需要及在4G-LTE网络中传输海量数据,在PRRU室内覆盖方案中运用了降采样及IQ压缩技术[4]。PRRU中的干扰协同分为微微间干扰协同、宏微间干扰协同两种形式,为避免微小区、宏小区之间的PRRU互相干扰,需要在宏站信号较强的BBU中接入PBridge,如微小区与微小区之间的PPRRU产生互相干扰问题,则在4G-LTE通信网络中运用CompCS技术错开时频域,并合理调度通信资源及提升通信网内部的传输容量。在室外覆盖方面,4G-LTE通信工程中的信号基站包括小基站及宏基站,以保证4G-LTE信号可以实现全面覆盖。

  2.3 应用效果

  在三种调制方式下测试了移动通信专网的覆盖能力,测试天线挂高30 m,在64QAM调制方式下4G-LTE系统的覆盖半径为4.87k m,在16QAM调制方式下4G-LTE系统的覆盖半径为7.63k m,在QPSK调制方式下4G-LTE系统的覆盖半径为10.69 km。

  在传输速率方面,基于4G-LTE的通信工程应用了载波聚合传输技术,聚合离散信道后统一分配载波,由此提高宽带传输速率。同时可以根据配电专网的业务需求及时调整宽带聚合程度及决定是否进行聚合传输,从而充分利用及灵活使用宽带频谱资源,经测试通信工程频谱效率最高可达到2.7 bps/Hz,下行峰值为8 Mbps,上行峰值为19 Mbps。进行64 QAM调制时,上行传输均值为2.57 Mbps;进行16 QAM调制时,上行传输均值为1.25 Mbps;进行QPSK调制时,上行传输均值为1.07 Mbps。

  应用4G-LTE移动通信专网能够有效解决特定节点传输的数据量过少、节点数量过多及过于分散等问题,能够充分发挥光纤设备及无线设备在网络监控、信息采集中的辅助作用,提升了配电网的智能化管理水平。

  另一方面,应用4G-LTE移动通信专网后,优化了信息采集终端的接入方式,加大了信息传输量,缩短了传输时间,同时扩大了通信专网的覆盖面及降低了通信网络的运行成本。

  3 结 语

  综上,4G-LTE技术推动着通信工程的迅速发展,在通信工程中应用4G-LTE技术能够优化调度传输功率、频率等,大幅提高移动通信质量,降低通信成本及扩大通信网络的覆盖范围,因此4G-LTE技术有着广阔的发展前景。

  目前4G-LTE技术的市场需求在不断扩大,要注重优化通信工程领域的4G-LTE技术,使4G-LTE技术能够满足更多用户的需求。此外,要注重整合载波聚合及VoLTE等关键技术,在应用4G-LTE技术的过程中实现不断完善,以有效发挥4G-LTE技术的作用,并在用户数量增长的情况下保障通信网络稳定运行及降低通信网络运维成本。

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