一个LTE宽带多媒体集群系统

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随着社会经济的发展和信息技术的进步，各行业对高清视频监控和海量物联数据传输的需求日益突出。集群和宽带接入的共网化、宽带化成为市场需求的主流，以大带宽、高速率、全IP为突出特点的LTE宽带集群非常符合市场需求，正引领集群通信进入崭新的时代。

从2008年始，中国普天在业界率先采用TD-LTE技术体制研究和开发满足政府、公共安全以及企业专网需要的宽带集群无线专网。近年来中国普天获得了多项国家重大专项和电子信息产业发展基金的支持，LTE宽带多媒体集群系统在短时间内得到了长足的发展和进步。

一、WiTRA系统介绍

普天LTE宽带多媒体集群系统，简称WiTRA(WideBand Trunked Radio)，以第四代移动通信技术TD-LTE为核心技术，将TD-LTE的高速率、大带宽与数字集群技术中的资源共享、快速呼叫建立、指挥调度等特点进行融合，是一个集语音、数据、视频为一体的新一代宽带多媒体数字集群系统。

图1 WiTRA的原理应用图

TD-LTE代表着当今世界移动通信产业的最先进水平，采用OFDM、MIMO和扁平化网络架构等技术，系统峰值速率下行100Mbps、上行可达50Mbps，是TD-SCDMA的几十倍;系统具有很好的扩展性，可以和其他现有的网络互联互通;不同厂家的设备之间可兼容;同时TD-LTE具有明确的技术演进方向，由中国主导，包含大量中国专利，得到了广泛的国际支持。

WiTRA系统架构以LTE系统架构为基础，分为终端、接入网、核心网、调度控制中心和操作维护中心5部分。系统采用模块化、可配置、可裁剪的设计思想，可实现灵活配置和部署。在宽带接入方面，WiTRA系统实现了正交频分多址(OFDMA)技术、多入多出(MIMO)技术、智能天线、同频组网、TDD时分双工、全IP网络架构、动态资源分配、自适应调制、空口头压缩、光纤拉远、绿色节能等十多项关键技术，有效提升了系统容量、性能，降低了运行成本。在集群通信方面，WiTRA系统具备6大特性，包括：快速呼叫建立、调度呼叫控制、安全加密机制、服务质量保证、故障弱化和脱网直通。

二、WiTRA系统支持的业务

◆基本业务：语音单呼、可视单呼、语音组呼、可视组呼、广播呼叫、短数据、电话互联业务;

◆补充业务：迟后进入、动态重组、遥晕/遥毙/复活、强插/强拆,全呼、预占优先级呼叫、紧急呼叫,缩位寻址、环境侦听、无线静默、缜密监听,调度员授权呼叫,调度区域选择,限时通话,包容呼叫、多通话组扫描、讲话方号码显示、呼叫报告、呼叫保持、呼叫禁止、呼叫等待、呼叫转移等;

◆增值业务：多媒体消息(MMS)业务、流媒体业务等;

◆综合应用业务：高速数据业务、GIS指挥调度、故障弱化、脱网直通、应急通信、物联网业务和移动互联网业务等。

三、WiTRA的系统特点

作为新一代集群系统，与现有窄带数字集群通信系统和目前应用比较多的高速专网技术Wi-Fi、WiMAX等相比，WiTRA LTE宽带多媒体集群系统具有更大的信道容量、更高的频谱利用率、更强的抗干扰能力、更好的传输性能，以及低成本、可伸缩、可配置的全IP无线多媒体网络架构，可充分满足大容量、大带宽、高速率、高频谱利用率的现代集群通信网络的需求。具体来说，WiTRA系统有以下几个显著特点：

1.大带宽、高速率，丰富的多媒体集群业务

WiTRA系统可工作在1447MHz～1467MHz或1785MHz～1805MHz两种20M带宽频段上，峰值传输速率上行30Mbps，下行可达80Mbps。WiTRA系统充分利用TD-LTE大带宽、高速率的突出优势，在同一集群系统上可同时提供语音、数据、视频多种应用。在支持传统语音集群业务的基础上，针对客户日益增长的多媒体业务需求，扩展支持可视组呼、视频调度、高清视频监控、视频会议等大流量的多媒体视频应用业务，以及海量无线数据采集、高速数据查询、网络浏览、移动办公、定位服务等数据类业务。

2.呼叫建立时间短，接续快，时延小

LTE的扁平体系架构可有效支持实现集群呼叫时延小的客户需求，时延指标达到组呼建立小于500ms，话权申请时延小于200ms，视频对讲端到端时延不超过1s.

3.单基站覆盖半径大

市区覆盖1km～3km，郊区覆盖3km～5km，农村覆盖5km～15km.

4.频谱效率高

WiTRA频谱效率大于3.5bps/Hz，同时支持同频组网，支持5MHz、10MHz、15MHz、20MHz可变带宽，支持上下行时隙配比可调，组网灵活方便，可灵活应对专网不同的应用需求。如针对上行数据量明显大于下行的数据采集类专网，可利用3∶1的上下行配比，把更多的资源分配给上行数据传输，最大限度地优化传输性能。

5.海量实时用户

单核心网支持400个基站，同时在线终端100万个。

6.网络可靠性高

具有强故障弱化和抗毁能力，可快速机动搭设专网，应对突发自然灾害、重大事件。

7.高度的安全防护能力

WiTRA系统采用3层安全加密体制，支持终端鉴权、空口加密和端到端加密，可对语音、数据、视频实时加密，满足公安、政府部门等关系到国家安全的专网的特殊安全要求。

8.支持高速移动

理论最高速率可支持350公里/小时，可满足高速移动专网领域的特殊要求。

9.支持长期演进

WiTRA系统在技术方面可跟随LTE技术发展进行长期演进和规划，在发展前景方面更易长久支持市场需求，容易形成统一标准，扩大市场供应链，实现多厂商供货、多方共赢。