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LTE地面無(wú)線(xiàn)通信對民航通信的應用論文
【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航、指揮工作發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用。近幾年來(lái)，伴隨著(zhù)國內網(wǎng)絡(luò )信息技術(shù)以及衛星定位技術(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(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的優(yōu)勢與特點(diǎn)進(jìn)行探討，并進(jìn)一步研究LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在民航通信中的具體應用。
【關(guān)鍵詞】民航通信；LTE地面無(wú)線(xiàn)通信；具體應用
1引言
早在20世紀70年代，我國就已經(jīng)提出了高頻數據鏈并將其應用在民航領(lǐng)域，這極大的提升了系統的整體容量，并且提升了民航通信的速度與暢通性。伴隨著(zhù)國際民航組織空中導航會(huì )議的召開(kāi)，國際上對于民航交通管理工作提出了更高的要求。因而，現階段探討LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在民航通信中的應用有著(zhù)重要的意義。
2LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的優(yōu)勢
相比于以往的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的速度更快，網(wǎng)絡(luò )頻譜更寬。同時(shí)，該技術(shù)的終端功能更加強大、智能性效果更好，并且通信較為靈活、質(zhì)量高，使用過(guò)程中兼容性更好。首先，LTE地面無(wú)線(xiàn)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到20MHz。另外，它的上行峰值速率可以達到50Mbit/s，下行峰值速率可以達到100Mbit/s，LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的通信速度可以達到3G狀態(tài)下的幾倍甚至幾十倍。其次，LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的頻譜效率較高。該技術(shù)通過(guò)引進(jìn)載波聚合等技術(shù)，其頻譜效率顯著(zhù)提升。另外，LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的數據速率較高、延遲較低，并且分組域得到了顯著(zhù)的優(yōu)化。在進(jìn)行單向傳輸時(shí)，延遲低于5ms。此外，LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的融合性較好。對于LTE地面無(wú)線(xiàn)通信系統來(lái)說(shuō)，其采用的是全IP分布式結構，這一結構可以實(shí)現不同無(wú)線(xiàn)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架下實(shí)現的。這樣一來(lái)，就能夠形成多層次的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。同時(shí)，LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)還能支持更加豐富的移動(dòng)業(yè)務(wù)，比如說(shuō)視頻通話(huà)以及會(huì )議電視、多媒體信息等。最后，LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的靈活性較強。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(wú)線(xiàn)通信的特點(diǎn)
首先，對于LTE的工作頻率來(lái)說(shuō)，我國工信部對其做出了明確的規定。工信部對于電信三大運營(yíng)商LTE網(wǎng)絡(luò )的頻段給出了規定的頻段。對于中國聯(lián)通與中國電信來(lái)說(shuō)，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)函批復同意了中國電信使用800MHz以及2100MHz展開(kāi)相應的LTE組網(wǎng)工作。另外，工信部還批復同意了中國聯(lián)通在上海地區以及江蘇等14個(gè)省市地區在900MHz頻段上開(kāi)展相應的FDD-LTE技術(shù)試驗。對于800MHz以及900MHz等相關(guān)的低頻段頻譜來(lái)說(shuō)，它的信號覆蓋更加廣泛，并且有著(zhù)較強的穿透力以及較低的多普勒頻移效應。因而，LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)更加適合大范圍的網(wǎng)絡(luò )、高移動(dòng)速度的覆蓋。其二，對于LTE幀結構來(lái)說(shuō)，可以將LTE大體分為兩種不同的雙工方式：其一，就是TDD（即時(shí)分雙工）方式；其二，就是FDD（即頻分雙工）方式。對于頻分雙工來(lái)說(shuō)，它應用頻率來(lái)進(jìn)行上行與下行的區分，并且它可以確保單向的資源在時(shí)間上連續；而對于時(shí)分雙工來(lái)說(shuō)，它應用時(shí)間來(lái)進(jìn)行上行與下行的區分，并且其單向資源在時(shí)間上是不連續的。為了防止兩個(gè)方向之間出現收發(fā)干擾的問(wèn)題，需要進(jìn)行相應的GP（即保護間隔）。對于時(shí)分雙工方式來(lái)說(shuō)，它的GP大小將會(huì )直接影響到TDD-LTE的最遠覆蓋距離，但是對于頻分雙工方式來(lái)說(shuō)就不存在這樣的問(wèn)題。另外，對于LTEOFDM（正交頻分復用）而言，它是LTE系統的一項核心技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)的應用，可以提升頻譜的效率，提升帶寬擴展性以及抗多徑衰落性。另外，該技術(shù)的應用可以提升頻譜資源分配的靈活性。但是，該技術(shù)也存在相應的缺陷，比如說(shuō)頻率偏移敏感以及峰值平均功率比較高等一系列的問(wèn)題。對于頻率偏差而言，它主要是由收發(fā)設備的本地載頻之間存在的偏差所導致，同時(shí)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(huì )對系統覆蓋距離的參數造成一定的影響。同時(shí)，發(fā)射功率以及循環(huán)前綴配置狀況也會(huì )對其產(chǎn)生一定的影響。
4LTE地面無(wú)線(xiàn)通信在民航通信中的應用探討
4.1地面無(wú)線(xiàn)通信的安全性研究
對于接入技術(shù)來(lái)說(shuō)，現階段應用較廣的是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(shí)的接入方式。對于A(yíng)PN的業(yè)務(wù)走向以及具體結構來(lái)說(shuō)，目前通常將P-GW以及單位CE配置到同一個(gè)MPLSVPN之內，這樣一來(lái)就能實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的三層互通效果。之后，P-GW與單位CE將會(huì )建立起GRE隧道。這一過(guò)程中，P-GW與單位CE之間在邏輯方面相當于直連。其中，單位CE也就是單位4G接入路由器的簡(jiǎn)稱(chēng)。對于P-GW來(lái)說(shuō)，它可以為用戶(hù)分配相應的地址，對于P-GW來(lái)說(shuō)，它可以把LTE終端地址路由接入路由器。最后再經(jīng)過(guò)復雜的接回處理，最終可以實(shí)現LTE終端與用戶(hù)接入路由器之間的互聯(lián)互通效果。之后，在兩個(gè)互聯(lián)互通的IP之間完成相關(guān)的業(yè)務(wù)。
4.2地面無(wú)線(xiàn)通信系統在安全生產(chǎn)中的應用
4.2.1地面多媒體調度應用基于LTE地面無(wú)線(xiàn)通信系統的民航調度平臺，大體狀況如圖1所示。在核心機房中，大多需要進(jìn)行服務(wù)器以及交換機的部署，同時(shí)，還包含運營(yíng)商路由器。在使用過(guò)程中，用戶(hù)通過(guò)手中的LTE終端設備，可以連接運營(yíng)商的LTE網(wǎng)絡(luò )以及核心機房中的相關(guān)服務(wù)器，最終實(shí)現通信功能。對于服務(wù)器來(lái)說(shuō)，它可以建立地域A和地域B之間的通信鏈路，最終實(shí)現地域A和地域B之間的通信。在進(jìn)行安全性方面的考量時(shí)，機房與不同用戶(hù)之間的通信功能還可以經(jīng)由APN專(zhuān)線(xiàn)來(lái)實(shí)現，這樣一來(lái)可以顯著(zhù)提升通信過(guò)程的安全性。這一過(guò)程中，核心機房能夠集中的對地域A和地域B的用戶(hù)進(jìn)行科學(xué)的管理，并且對于地域A和地域B的通信數據來(lái)說(shuō)，還能保存于核心機房的服務(wù)器上面。從上面的表述中可以看出，基于LTE地面無(wú)線(xiàn)通信的調度系統有著(zhù)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。對于地面調度來(lái)說(shuō)，其不僅具備語(yǔ)音功能，同時(shí)還能夠滿(mǎn)足新形勢下不同種類(lèi)的新業(yè)務(wù)需要。同時(shí)，還可以確保語(yǔ)音調度、數據傳輸以及視頻調度的同時(shí)進(jìn)行；另一方面，通過(guò)應用LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，能夠實(shí)現終端加密以及空中加密功能。之后，在經(jīng)過(guò)通訊審計，最終可以把語(yǔ)音、視頻等信息保存于核心機房。這樣一來(lái)，就可以避免無(wú)法審計或者是審計無(wú)法溯源等問(wèn)題的出現。另外，可通信的范圍更加寬泛，只要具備運營(yíng)商的信號條件，用戶(hù)就能實(shí)現通信。就目前運營(yíng)商的信號覆蓋狀況來(lái)說(shuō)，現階段信號覆蓋范圍已經(jīng)相當廣泛了。此外，系統的可拓展性較強，核心服務(wù)器不僅可以進(jìn)行多媒體調度應用，同時(shí)還能進(jìn)行相關(guān)的開(kāi)發(fā)工作。4.2.2系統健壯性由于考慮到系統健壯性方面的要求，需要在核心機房進(jìn)行相關(guān)冗余備份的部署。比如說(shuō)要進(jìn)行雙服務(wù)器熱備份。另外，還要部署兩臺交換機，這樣一來(lái)可以提升業(yè)務(wù)的可用性。此外，對于運營(yíng)商的選擇來(lái)說(shuō)，民航通信可以同時(shí)選擇兩家運營(yíng)商，并且相互之間互為鏈路備份保障，進(jìn)而可以保證系統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(lái)說(shuō)，現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(huì )對TDD-LTE的最遠覆蓋距離產(chǎn)生直接的影響，但是對于FDD雙工方式來(lái)說(shuō)，其不存在相類(lèi)似的問(wèn)題。此外，對于民航業(yè)務(wù)峰值速率以及效率方面來(lái)說(shuō)，FDD-LTE制式有著(zhù)很大的優(yōu)勢，這一過(guò)程中TDD-LTE制式的相關(guān)問(wèn)題就顯露出來(lái)。所以說(shuō)，民用航空航線(xiàn)要想滿(mǎn)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(yíng)商來(lái)說(shuō)，它們都有2.xGHz頻段以及1.xGHz等頻段，這樣一來(lái)就為L(cháng)TE網(wǎng)絡(luò )的使用提供了基礎。對于民用航空航線(xiàn)來(lái)說(shuō)，其有著(zhù)較強的特殊性，并且對于所使用的頻段與帶寬來(lái)說(shuō)，不僅要求傳輸距離遠，同時(shí)還要求有著(zhù)較廣的覆蓋范圍。因而，對于民航通信來(lái)說(shuō)最好采用1000MHz以下的低頻段進(jìn)行覆蓋。LTE系統可以支持1.4MHz、3MHz以及5MHz等不同種類(lèi)的六種帶寬，對于民用航空通信的專(zhuān)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，最好應用運營(yíng)商地面覆蓋的20MHz頻點(diǎn)。另外，還可以根據實(shí)際要求專(zhuān)門(mén)申請3MHz或者是5MHz的帶寬應用在覆蓋專(zhuān)網(wǎng)。
5結束語(yǔ)
進(jìn)入21世紀以來(lái)，伴隨著(zhù)國內經(jīng)濟社會(huì )水平的不斷提升，我國LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在民航地面調度工作中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。因而，在LTE地面無(wú)線(xiàn)通信系統的應用過(guò)程中，要采用LTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸，同時(shí)還要做到APN專(zhuān)線(xiàn)專(zhuān)用，對于民航通信要全程加密、全面審計，同時(shí)還要注重核心機房的語(yǔ)音、視頻記錄，對于生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的規范。這樣一來(lái)，才能提升LTE地面無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應用質(zhì)量與效果，促進(jìn)民航通信工作的健康發(fā)展。
參考文獻
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