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LTE地面無線通信對民航通信的應(yīng)用論文
【摘要】民航通信作為民航管理的重要方式，它對于民航的定位以及導(dǎo)航、指揮工作發(fā)揮著極其重要的作用。近幾年來，伴隨著國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展，我國民航通信水平得到了大幅的提升。本文先對LTE地面無線通信技術(shù)的優(yōu)勢與特點進(jìn)行探討，并進(jìn)一步研究LTE地面無線通信技術(shù)在民航通信中的具體應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】民航通信；LTE地面無線通信；具體應(yīng)用
1引言
早在20世紀(jì)70年代，我國就已經(jīng)提出了高頻數(shù)據(jù)鏈并將其應(yīng)用在民航領(lǐng)域，這極大的提升了系統(tǒng)的整體容量，并且提升了民航通信的速度與暢通性。伴隨著國際民航組織空中導(dǎo)航會議的召開，國際上對于民航交通管理工作提出了更高的要求。因而，現(xiàn)階段探討LTE地面無線通信技術(shù)在民航通信中的應(yīng)用有著重要的意義。
2LTE地面無線通信技術(shù)的優(yōu)勢
相比于以往的無線通信技術(shù)來說，LTE地面無線通信技術(shù)的速度更快，網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬。同時，該技術(shù)的終端功能更加強(qiáng)大、智能性效果更好，并且通信較為靈活、質(zhì)量高，使用過程中兼容性更好。首先，LTE地面無線通信技術(shù)的通信速率更高。該技術(shù)能支持可變帶寬，并且最大帶寬可以達(dá)到20MHz。另外，它的上行峰值速率可以達(dá)到50Mbit/s，下行峰值速率可以達(dá)到100Mbit/s，LTE地面無線通信技術(shù)的通信速度可以達(dá)到3G狀態(tài)下的幾倍甚至幾十倍。其次，LTE地面無線通信技術(shù)的頻譜效率較高。該技術(shù)通過引進(jìn)載波聚合等技術(shù)，其頻譜效率顯著提升。另外，LTE地面無線通信技術(shù)的數(shù)據(jù)速率較高、延遲較低，并且分組域得到了顯著的優(yōu)化。在進(jìn)行單向傳輸時，延遲低于5ms。此外，LTE地面無線通信技術(shù)的融合性較好。對于LTE地面無線通信系統(tǒng)來說，其采用的是全I(xiàn)P分布式結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)不同無線通信技術(shù)的融合與共存，并且它們之間的融合是在下一代構(gòu)架下實現(xiàn)的。這樣一來，就能夠形成多層次的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。同時，LTE地面無線通信技術(shù)還能支持更加豐富的移動業(yè)務(wù)，比如說視頻通話以及會議電視、多媒體信息等。最后，LTE地面無線通信技術(shù)的靈活性較強(qiáng)。該技術(shù)可以支持成對或者非成對頻譜，并且能夠靈活的配置帶寬。
3LTE地面無線通信的特點
首先，對于LTE的工作頻率來說，我國工信部對其做出了明確的規(guī)定。工信部對于電信三大運營商LTE網(wǎng)絡(luò)的頻段給出了規(guī)定的頻段。對于中國聯(lián)通與中國電信來說，它們采用的是FDD-LTE的制式。2016年五月份，工信部就已經(jīng)發(fā)函批復(fù)同意了中國電信使用800MHz以及2100MHz展開相應(yīng)的LTE組網(wǎng)工作。另外，工信部還批復(fù)同意了中國聯(lián)通在上海地區(qū)以及江蘇等14個省市地區(qū)在900MHz頻段上開展相應(yīng)的FDD-LTE技術(shù)試驗。對于800MHz以及900MHz等相關(guān)的低頻段頻譜來說，它的信號覆蓋更加廣泛，并且有著較強(qiáng)的穿透力以及較低的多普勒頻移效應(yīng)。因而，LTE地面無線通信技術(shù)更加適合大范圍的網(wǎng)絡(luò)、高移動速度的覆蓋。其二，對于LTE幀結(jié)構(gòu)來說，可以將LTE大體分為兩種不同的雙工方式：其一，就是TDD（即時分雙工）方式；其二，就是FDD（即頻分雙工）方式。對于頻分雙工來說，它應(yīng)用頻率來進(jìn)行上行與下行的區(qū)分，并且它可以確保單向的資源在時間上連續(xù)；而對于時分雙工來說，它應(yīng)用時間來進(jìn)行上行與下行的區(qū)分，并且其單向資源在時間上是不連續(xù)的。為了防止兩個方向之間出現(xiàn)收發(fā)干擾的問題，需要進(jìn)行相應(yīng)的GP（即保護(hù)間隔）。對于時分雙工方式來說，它的GP大小將會直接影響到TDD-LTE的最遠(yuǎn)覆蓋距離，但是對于頻分雙工方式來說就不存在這樣的問題。另外，對于LTEOFDM（正交頻分復(fù)用）而言，它是LTE系統(tǒng)的一項核心技術(shù)。通過該技術(shù)的應(yīng)用，可以提升頻譜的效率，提升帶寬擴(kuò)展性以及抗多徑衰落性。另外，該技術(shù)的應(yīng)用可以提升頻譜資源分配的靈活性。但是，該技術(shù)也存在相應(yīng)的缺陷，比如說頻率偏移敏感以及峰值平均功率比較高等一系列的問題。對于頻率偏差而言，它主要是由收發(fā)設(shè)備的本地載頻之間存在的偏差所導(dǎo)致，同時也受到信道多普勒頻移等因素的影響。此外，對于LTE覆蓋狀況而言，資源塊配置狀況將會對系統(tǒng)覆蓋距離的參數(shù)造成一定的影響。同時，發(fā)射功率以及循環(huán)前綴配置狀況也會對其產(chǎn)生一定的影響。
4LTE地面無線通信在民航通信中的應(yīng)用探討
4.1地面無線通信的安全性研究
對于接入技術(shù)來說，現(xiàn)階段應(yīng)用較廣的是APN網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，并且接入技術(shù)直接決定了不同終端上網(wǎng)時的接入方式。對于APN的業(yè)務(wù)走向以及具體結(jié)構(gòu)來說，目前通常將P-GW以及單位CE配置到同一個MPLSVPN之內(nèi)，這樣一來就能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的三層互通效果。之后，P-GW與單位CE將會建立起GRE隧道。這一過程中，P-GW與單位CE之間在邏輯方面相當(dāng)于直連。其中，單位CE也就是單位4G接入路由器的簡稱。對于P-GW來說，它可以為用戶分配相應(yīng)的地址，對于P-GW來說，它可以把LTE終端地址路由接入路由器。最后再經(jīng)過復(fù)雜的接回處理，最終可以實現(xiàn)LTE終端與用戶接入路由器之間的互聯(lián)互通效果。之后，在兩個互聯(lián)互通的IP之間完成相關(guān)的業(yè)務(wù)。
4.2地面無線通信系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用
4.2.1地面多媒體調(diào)度應(yīng)用基于LTE地面無線通信系統(tǒng)的民航調(diào)度平臺，大體狀況如圖1所示。在核心機(jī)房中，大多需要進(jìn)行服務(wù)器以及交換機(jī)的部署，同時，還包含運營商路由器。在使用過程中，用戶通過手中的LTE終端設(shè)備，可以連接運營商的LTE網(wǎng)絡(luò)以及核心機(jī)房中的相關(guān)服務(wù)器，最終實現(xiàn)通信功能。對于服務(wù)器來說，它可以建立地域A和地域B之間的通信鏈路，最終實現(xiàn)地域A和地域B之間的通信。在進(jìn)行安全性方面的考量時，機(jī)房與不同用戶之間的通信功能還可以經(jīng)由APN專線來實現(xiàn)，這樣一來可以顯著提升通信過程的安全性。這一過程中，核心機(jī)房能夠集中的對地域A和地域B的用戶進(jìn)行科學(xué)的管理，并且對于地域A和地域B的通信數(shù)據(jù)來說，還能保存于核心機(jī)房的服務(wù)器上面。從上面的表述中可以看出，基于LTE地面無線通信的調(diào)度系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)勢：一方面，通信終端的功能趨于多樣化、IP化以及智能化。對于地面調(diào)度來說，其不僅具備語音功能，同時還能夠滿足新形勢下不同種類的新業(yè)務(wù)需要。同時，還可以確保語音調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸以及視頻調(diào)度的同時進(jìn)行；另一方面，通過應(yīng)用LTE地面無線通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)終端加密以及空中加密功能。之后，在經(jīng)過通訊審計，最終可以把語音、視頻等信息保存于核心機(jī)房。這樣一來，就可以避免無法審計或者是審計無法溯源等問題的出現(xiàn)。另外，可通信的范圍更加寬泛，只要具備運營商的信號條件，用戶就能實現(xiàn)通信。就目前運營商的信號覆蓋狀況來說，現(xiàn)階段信號覆蓋范圍已經(jīng)相當(dāng)廣泛了。此外，系統(tǒng)的可拓展性較強(qiáng)，核心服務(wù)器不僅可以進(jìn)行多媒體調(diào)度應(yīng)用，同時還能進(jìn)行相關(guān)的開發(fā)工作。4.2.2系統(tǒng)健壯性由于考慮到系統(tǒng)健壯性方面的要求，需要在核心機(jī)房進(jìn)行相關(guān)冗余備份的部署。比如說要進(jìn)行雙服務(wù)器熱備份。另外，還要部署兩臺交換機(jī)，這樣一來可以提升業(yè)務(wù)的可用性。此外，對于運營商的選擇來說，民航通信可以同時選擇兩家運營商，并且相互之間互為鏈路備份保障，進(jìn)而可以保證系統(tǒng)的安全性與可靠性運行，確保民航通信的安全性。
4.3LTE網(wǎng)絡(luò)制式的選擇
對于LTE網(wǎng)絡(luò)來說，現(xiàn)階段主要包含兩種不同的制式：TDD-LTE制式以及FDD-LTE制式。對于TDD雙工方式而言，其GP的大小將會對TDD-LTE的最遠(yuǎn)覆蓋距離產(chǎn)生直接的影響，但是對于FDD雙工方式來說，其不存在相類似的問題。此外，對于民航業(yè)務(wù)峰值速率以及效率方面來說，F(xiàn)DD-LTE制式有著很大的優(yōu)勢，這一過程中TDD-LTE制式的相關(guān)問題就顯露出來。所以說，民用航空航線要想滿足不同覆蓋條件的要求，要盡量的選擇使用FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)制式。
4.4頻段以及帶寬選擇
對于目前我國的三大電信運營商來說，它們都有2.xGHz頻段以及1.xGHz等頻段，這樣一來就為LTE網(wǎng)絡(luò)的使用提供了基礎(chǔ)。對于民用航空航線來說，其有著較強(qiáng)的特殊性，并且對于所使用的頻段與帶寬來說，不僅要求傳輸距離遠(yuǎn)，同時還要求有著較廣的覆蓋范圍。因而，對于民航通信來說最好采用1000MHz以下的低頻段進(jìn)行覆蓋。LTE系統(tǒng)可以支持1.4MHz、3MHz以及5MHz等不同種類的六種帶寬，對于民用航空通信的專網(wǎng)來說，最好應(yīng)用運營商地面覆蓋的20MHz頻點。另外，還可以根據(jù)實際要求專門申請3MHz或者是5MHz的帶寬應(yīng)用在覆蓋專網(wǎng)。
5結(jié)束語
進(jìn)入21世紀(jì)以來，伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會水平的不斷提升，我國LTE地面無線通信技術(shù)在民航地面調(diào)度工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。因而，在LTE地面無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，要采用LTE無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，同時還要做到APN專線專用，對于民航通信要全程加密、全面審計，同時還要注重核心機(jī)房的語音、視頻記錄，對于生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的規(guī)范。這樣一來，才能提升LTE地面無線通信技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量與效果，促進(jìn)民航通信工作的健康發(fā)展。
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