上海民航新时代机场设计研究院有限公司 上海 200335
摘要：本文主要针对目前各大机场宽带集群通信的设计，主要介绍技术方案、覆盖范围、系统架构及设备构成。为机场通信建设的设计工作提供参考和方向。
关键词：集群通信；TD-LTE；专网；宽带
引言
通过无线宽带网络的建设，可以满足机场服务中移动语音、高清视频、大容量数据传送业务、无线数据办公等需求。而集群通信系统已经成为各大机场地面无线调度指挥的重要通信手段，用户涉及机场的各个方面，其中包括机场当局、航空公司、空管局、海关、公安、货运公司等诸多驻场单位，他们之间的工作协调、生产调度都高度依赖于集群通信系统。
1 建设需求
目前多数机场数字集群采用的传统的是欧洲TETRA系统。但是这些技术只是对低速的语音业务有较好的支持，而对于机场各生产作业部门所需的集群通信业务、组呼或私密话音业务、调度业务、应急救援可视化指挥业务及其它所需业务都需要宽带网络的支持。
公网对安全等级要求不高，整网对抗伪基站等外侵系统能力不强，而专网不存在公众网络带来的安全隐患，并且可根据实际需求，提供多种物理隔离方式，确保不同业务区域有效隔离。所以宽带专网的建设显十分必要。
2技术方案
结合针对机场的应用需求、用户数量和覆盖范围，比选当前无线网络技术的优劣，以及机场行业先行经验，建设基于TD-LTE技术的机场无线调度专网系统，频段为1800MHz，带宽10~20MHz。
TD-LTE网络的指标：下行速率达100Mbps，上行速率达50Mbps，终端可高速运动，小区切换能力强，采用严格鉴权加密机制保证安全性，同频方式频率重用，空口采用OFDMA/SC-FDMA。
TD-LTE具备专业的集群语音能力、可视化指挥调度能力。网络数据带宽满足单小区集群语音作业、可视化指挥调度作业、数字化派工调度系统作业带宽需求。
3覆盖分析
3.1信号覆盖分析
机场覆盖场景空旷，传播距离远，小区间干扰大，因此做好网络规划和工程优化至关重要。机场覆盖的主要特点为：
机场地形空旷(如跑道)，属于视距传播；热点区域(如停机坪)话务量高；廊桥的穿透损耗大；室内外需同时覆盖，航站楼玻璃穿透损耗小，易形成室内外系统之间的干扰。
机场覆盖的主要区域如图1所示：
3.2机场覆盖区域
需要覆盖的单位有：航空公司、航空食品公司、航空油料公司、空管单位、消防部门、海关、检疫、卫生单位、公安、贷运公司、机场地服单位、机务维修公司等。
需要覆盖的岗位有驻场单位内部业务人员、地面服务人员，服务车辆、机务人员、飞行员、乘务员、管理人员等。
4系统架构及设备组成
机场宽带集群专网的系统架构如图2所示:
整个系统分为五个部分：终端、无线接入子系统、网络子系统和应用子系统。
4.1 终端
TD-LTE的终端形态有以下类型：
数据卡：为单个用户提供网络接入。
LTE-CPE：高速无线网关，可将LTE信号转换成平板电脑、智能手机、笔记本等移动终端通用的WIFI信号，可直接接电脑访问和使用。
嵌入式模块：为个人便携终端提供可在多网间自由切换的无线数据通信能力。
手持集群终端：为个人提供宽带多媒体集群功能。
4.2 无线接入子系统
LTE无线接入子系统仅由演进型节点eNode B组成，提供终端到E-UTRA控制平面与用户平面的协议终止点。LTE接入网与核心网之间通过S1接口进行连接。
eNode B由室内基带处理单元BBU BBU(Base band Unit)和射频拉远单元RRU(Radio Remote Unit)构成。各LTE基站通过百兆以太网接入网络交换机，通过通信传输系统提供的通道与控制中心连接。
BBU系统主要由主控与时钟模块LMPT、基带处理模块LBBP、风扇模块FAN、电源UPE以及机箱构成。BBU功能框图如图3所示：
BBU设备通过光纤与RRU设备相连， BBU设备可以放置在专用的通信机房，BBU设备和RRU设备最大光纤拉远距离为20km。
根据无线信号覆盖的要求在航站楼楼上布置RRU设备,通过RRU+板状天线延伸无线覆盖，实现与车载无线设备之间的无线数据通信。
1）基站eBBU功能
基站eBBU是基带控制单元，主要功能包括：提供eNodeB与eCNS连接的物理接口，处理相关传输协议栈；提供与RRU通信的CPRI接口，完成上下行基带信号处理；集中管理整个基站系统，包括操作维护和信令处理；提供与LMT(Local Maintenance Terminal)的维护通道；提供时钟接口、告警监控接口、USB接口等。
2）基站eRRU功能
基站eRRU为远端射频单元，主要功能包括：
完成基带信号和射频信号的调制解调、数据处理、合/分路等功能。
4.3 网络子系统
网络子系统即为紧凑式核心网eCNS，其逻辑架构图如图4所示：
紧凑式核心网设备eCNS核心网逻辑网元包括移动管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网网关（P-GW）、策略和计费控制单元（PCRF）、归属签约用户服务器（HSS）、域名服务器（DNS）、NTP Server等功能单元组成。eCNS将MME，S-GW，P-GW，HSS和PCRF功能集成到一台设备中，为了支持语音集群功能，还集成了集群网关（Trunking GW）与多媒体调度中心对接。
eCNS核心网的建设应便于网络的维护、扩容和演进。
4.4 应用子系统
应用子系统包括一个运管中心和应用服务系统，其设备包括各种应用服务器及业务控制系统，如多媒体调度中心、录音录像服务器、视频监控服务器、视频会议服务器、授权访问终端、视频监控管理系统、多路解码器、视频交换矩阵、视频会议系统、电视墙等等。
4.5核心网
控制中心层主要是核心网设备、应用服务器和调度系统组成。核心网络系统包括eCNS、eOMC、调度机（eMDC）、调度台(eDC)和行业应用服务器。调度机和调度台主要实现集群通信功能；eOMC提供对eNodeB、eCNS和终端等设备的监控维护，同时内置了用户运营管理功能。
eOMC系统主要负责对无线网络设备进行管理。管理eNB，eCNS两种通信设备，包括了集中配置管理，集中告警管理，集中性能管理等EMS层级的操作维护中心，还包括单点维护工具，网元日志离线分析工具等工具级别的解决方案。
eMDC多媒体调度系统是基于IP通信技术的新一代多媒体指挥调度系统。该套系统的通讯完全基于IP传输网络来实现，能够提供完整的API接口，便于进行二次开发，实现与其它应用系统的集成，能够更好地满足用户的各种专业需求。
5结语
宽带数字集群通信系统的建成，将大大改善目前集群通信繁忙的状况，为上机场、空管、航空公司等用户提供可靠、便捷、专业的无线通信服务。
参考文献：
[1]GB/T50760-2012《数字集群通信工程技术规范》
[2]YD/T 2741-2014《基于LTE技术的宽带集群通信(B-TrunC)系统接口技术要求（第一阶段）空中接口》
[3]YD/T 2570-2013《LTE数字蜂窝移动通信网无线接入网总体技术要求》
论文作者:宋波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
标签：集群论文; 机场论文; 系统论文; 终端论文; 设备论文; 子系统论文; 通信论文; 《基层建设》2018年第14期论文;