4G-LTE移動通信技術(shù)的運(yùn)用

同信通信股份有限公司 馬成貴 李長海

在當(dāng)前我國4G網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展過程中，4G-LTE技術(shù)憑借著其較寬的信道頻率、較高的數(shù)據(jù)信息傳輸速率、多網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)勢和兼容性的接口等諸多特質(zhì)，在4G移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)應(yīng)用過程中發(fā)揮了較強(qiáng)大的應(yīng)用性能，也使得4G移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)較2g移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和3g網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)更加平穩(wěn)，能夠?qū)崿F(xiàn)更大規(guī)模的數(shù)據(jù)信息的傳遞，能夠大幅度降低移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)升級所需的成本費(fèi)用。在此背景下，對4G-LTE移動通信技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，也就具備重要理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 4G-LTE移動通信技術(shù)架構(gòu)

4G-LTE移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括EPC及E-UTRAN兩大部分內(nèi)容，其中EPC部分又進(jìn)一步包括了MME、SGW和PCRF等諸多部分內(nèi)容，而E-UTRANT則具備了多種多樣的不同形式的兼容型接口，包括了en odeb和x2等諸多類別，通過4G-LTE移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)所創(chuàng)建的架構(gòu)系統(tǒng)，將此系統(tǒng)運(yùn)行過程中的s1接口轉(zhuǎn)化為適用于4G-LTE網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通接口的模式。和第三代移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)相比，4G-LTE移動網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中的EPC部分能夠成為該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的分組域，能完成網(wǎng)絡(luò)通信中的分組功能，使4G-LTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)核心網(wǎng)中的無電路部分和傳輸業(yè)務(wù)部分的載體結(jié)構(gòu)處于正常平穩(wěn)運(yùn)行條件。在此過程中，4G-LTE中的SGSN部分相關(guān)功能的整個實(shí)現(xiàn)過程主要通過MME和SGW的相關(guān)部分完成，能夠使其在移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息傳遞過程中，通過核心網(wǎng)絡(luò)體系中的EPC部分面板結(jié)構(gòu)以及用戶界面的管理，使控制面和用戶面分離，避免在系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸過程中控制面和用戶面之間相互干擾而造成的不良影響，還能夠進(jìn)一步提高第三代移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)與4G-LTE移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)之間的融合性和兼容性，使兩大系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

在E-UTRAN核心網(wǎng)絡(luò)部分中，其結(jié)構(gòu)和enodeb實(shí)體部分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元相同，但enodeb網(wǎng)絡(luò)實(shí)體部分所使用的工作方式為mesh，該模式往往采用x二接口，將其中的不同實(shí)體部分相互連接，避免移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中由于分組結(jié)構(gòu)不同而造成的數(shù)據(jù)信息丟失問題?？傮w而言，4G-LTE技術(shù)的應(yīng)用和架構(gòu)主要包括以下四個部分的內(nèi)容：首先是通過該技術(shù)在移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)架構(gòu)中的應(yīng)用，使系統(tǒng)中的通信速率得到大幅度提升，使其上下行峰值速度上升為50mbps和1000mbps。其次，4G-LTE技術(shù)具備較強(qiáng)的金融性，能夠支持3g網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以上的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展過程中不同行業(yè)或不同產(chǎn)業(yè)與移動互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的融合發(fā)展。第三，4G-LTE技術(shù)的實(shí)際邊界比特率得到了進(jìn)一步的提高，能夠在移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)架構(gòu)過程中根據(jù)實(shí)現(xiàn)基站位置分布不變和局部不調(diào)整的前提下，提高網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的邊界比特率。最后，4G-LTE技術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)分組域的任務(wù)，能在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中能夠?qū)崿F(xiàn)架構(gòu)層的相互分離，盡可能地降低無線移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的延時，而使其速度傳輸具備較強(qiáng)的實(shí)效性。

2 4G-LTE移動通信的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能天線及檢測技術(shù)

智能天線檢測技術(shù)是4G-LTE移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)類型，該技術(shù)主要包括時空處理技術(shù)、信號的自動追蹤技術(shù)以及噪音抑制技術(shù)等，是未來移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。在此過程中，智能天線技術(shù)的使用能夠進(jìn)一步提高移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的實(shí)際對抗率參數(shù)值，能借助通信系統(tǒng)架構(gòu)具備的多路徑傳播方式，能夠解決在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較長時間段內(nèi)傳播所造成的信號功能降低而導(dǎo)致的整個移動互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸性能降低的尷尬問題。同時，智能天線技術(shù)能夠通過多路徑的信號傳遞方式抑制整個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸數(shù)量，能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對多路徑性能的抵抗能力。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的下行鏈路中，對信號在其他不同路徑中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的限制，降低移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)接受信號時由于不同路徑之間的數(shù)據(jù)衰落和不同數(shù)據(jù)之間的擴(kuò)展需求而引起的差異，進(jìn)一步提升移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的有效性。

2.2 MIMO通信系統(tǒng)聯(lián)合OFDM技術(shù)

MIMO通信系統(tǒng)聯(lián)合OFDG技術(shù)也是4G-LTE移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)類型。其中，MIMO網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要是指在接受過程或發(fā)射過程中使用不同數(shù)量的陣列天線的通信系統(tǒng)，OFDG技術(shù)則是指多載波調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)信號傳遞過程中的信道劃分為多個正交的子信道，在其子信道中傳輸高速的數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿械妮^低子數(shù)據(jù)流，使較低的子數(shù)據(jù)流能夠在多個正交的子信道中快速傳輸，使子交信號能夠進(jìn)一步通過相關(guān)技術(shù)在接收端分離，避免了移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中由于子信號不同而造成的相互干擾而影響最終的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的問題。在4G-LTE通信系統(tǒng)技術(shù)使用后，不同的子信道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的信號寬帶比原有的信道寬帶較小，能夠?qū)⒆有诺雷鳛橐苿泳W(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳遞的選擇類別，以避免符號對整個數(shù)據(jù)的干擾，從而平衡數(shù)據(jù)信息的傳遞過程。OFDM系統(tǒng)則能夠在上述的MIMO通信系統(tǒng)子信道信號傳輸過程中解決數(shù)據(jù)衰落問題，在系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。MIMO系統(tǒng)和OFDM系統(tǒng)之間的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，能夠使4G-LTE移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)具備更強(qiáng)的性能，能夠在整個OFDM系統(tǒng)運(yùn)行過程中，借助陣列天線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)空間的分級功能，從而提高移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳遞信號。

2.3 軟件無線電

軟件無線電技術(shù)主要是指在4G-LTE移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，將硬件設(shè)備作為無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的任意平臺，通過無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的軟件功能實(shí)現(xiàn)其基礎(chǔ)架構(gòu)。在此過程中，無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性、通用性、安全性和可靠性能夠借助軟件無線電技術(shù)得到進(jìn)一步加強(qiáng)，能夠使移動互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)得到升級，也能夠借助軟件無限電技術(shù)解決不同系統(tǒng)在同時工作中可能存在的相互排斥問題，使某一移動網(wǎng)絡(luò)終端實(shí)現(xiàn)在不同平臺以及不同系統(tǒng)之間的相互通信和數(shù)據(jù)共享。

3 4G-LTE技術(shù)在移動通信工程的應(yīng)用

3.1 電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)通信系統(tǒng)

4G-LTE技術(shù)在移動通信工程中的應(yīng)用首先以電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)通信系統(tǒng)為例探究可知，由于電力系統(tǒng)移動通信應(yīng)用專網(wǎng)主要是監(jiān)測電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中電網(wǎng)電能參數(shù)值和實(shí)際運(yùn)行質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的業(yè)務(wù)管理一體化、數(shù)字化、信息化和智能化，因此，為了最大限度滿足電力系統(tǒng)中電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的管理需要和控制需要，確保電力系統(tǒng)專網(wǎng)運(yùn)行能夠滿足準(zhǔn)確性需求和快速性需求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息監(jiān)測和電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的實(shí)時傳遞，在對電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于電力系統(tǒng)的網(wǎng)型結(jié)構(gòu)和樹型結(jié)，保證電力系統(tǒng)能夠在移動通信業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)高效率的數(shù)據(jù)傳輸和安全的數(shù)據(jù)傳輸，也能夠保證電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)在未來增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時無需經(jīng)過極其復(fù)雜的計(jì)算，就能對該電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)中的相關(guān)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和實(shí)時發(fā)送。

3.2 4G-LTE技術(shù)在電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)中的監(jiān)測內(nèi)容

常見的電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)監(jiān)測內(nèi)容主要包括通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、監(jiān)控中心和在線的便捷式數(shù)據(jù)信息采集監(jiān)測終端三大部分內(nèi)容。在數(shù)據(jù)信息的采集過程中，電力系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集終端往往基于PT信號和CT信號，將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳遞到電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)結(jié)構(gòu)控制中心，結(jié)合電力系統(tǒng)現(xiàn)場的實(shí)際情況，利用4G-LTE技術(shù)安裝路由器，并經(jīng)過相應(yīng)的接口有效連接通信系統(tǒng)和最終端的數(shù)據(jù)信息移動收發(fā)點(diǎn)。在該類型的電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)中，4G-LTE能夠同時支持TD-LTE和FDD-LTD兩種不同格式的數(shù)據(jù)信息，借用VPN加密傳輸協(xié)議保證采集到的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的實(shí)時傳遞，同時在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的服務(wù)器也能夠按照一定的傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸格式，提供數(shù)據(jù)庫支持服務(wù)和數(shù)據(jù)通信服務(wù)。

3.3 電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)通信系統(tǒng)4G-LTE覆蓋方式

在移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的架構(gòu)過程中，4G-LTE技術(shù)的應(yīng)用能夠進(jìn)一步加大移動網(wǎng)絡(luò)通信工程的帶寬，能夠?qū)⑵渑cMIMO多天線技術(shù)等相融合，實(shí)現(xiàn)更大范圍電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)通信系統(tǒng)的連續(xù)覆蓋，能夠保證該專網(wǎng)在室內(nèi)外采取PRRU覆蓋組網(wǎng)模式更加靈活的接入當(dāng)?shù)貐^(qū)的天線系統(tǒng)，保證電力系統(tǒng)移動通信專網(wǎng)在業(yè)務(wù)量較多和數(shù)據(jù)量較大時，借助PRRU技術(shù)增加移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸容量，而在數(shù)據(jù)體量較小時，基于PRRU組網(wǎng)技術(shù)減少數(shù)據(jù)信息傳遞過程中的相互干擾。

結(jié)論：隨著4G-LTE技術(shù)的快速成熟和不斷普及，我國移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)工程建設(shè)規(guī)模和覆蓋范圍逐步擴(kuò)大，在電力系統(tǒng)的移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中應(yīng)用4G-LTE技術(shù)，不僅能夠大幅度提升移動網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，更能夠解決解決網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)過程中由于不同傳輸頻率、不同傳輸功率等造成的效率降低問題，滿足4G-LTE技術(shù)的市場應(yīng)用需要和未來技術(shù)優(yōu)化升級需要。