基于TD-LTE技术的承载地铁集群通信业务相关问题分析

　　摘要：3GPPLTE协议的设计初衷是为了普通商业和消费型通信服务提供高移动性以及高带宽的数据业务，当前并未提供完备的解决方案。TD-LTE技术用于承载地铁多媒体集群业务的应用前景，已经得到了轨道交通建设各方面的高度关注。通过结合成熟集群通信业务特征，分析TD-LTE技术自身的技术特点，归纳出TD-LTE承载地铁集群通信业务所存在的主要问题，并提出相应的解决思路，为其承载关键集群通信业务的应用提供一些参考。

　　关键词：TD-LTE技术；承载地铁集群；通信业务

　　在移动通信网络中,TD-LTE技术已经有了很成熟的商业并且已经大规模的投入使用。并且在地铁运营中进一步提高了使用需求从而满足对于宽带化、多媒体化的应用。在使用的过程中因为传统的窄带集群通信有居多限制(专利、使用费用高等原因),所以体贴集群行业中正在广泛的推行使用TD-LTE技术。在目前来说,普通的商业用户以及各种消费电子等用户在个人数据业务上因为使用TD-LTE技术而得到了显著的提高。因为在TD-LTE技术的使用过程中其具有很多的先天优势,例如它的网络构架为扁平化并且在频率的利用上处于较高的水平等。对于现有的TD-LTE技术而言并没有完善的的对于解决集群的方案。有些设备商在处理上是通过对调度单元增加的方法,已经在非应急的场所有了应用,比如港口、电力等场所。

　　TD-LTE技术要想在很多应用上(传送关键任务以及语音应用等)能成为其解决的方案,那么其面临的挑战还有很多特别是让集群语音具有高质量的承载。对于现有的TD-TLE技术，仍然存在有地铁通信调度很多问题。本文分析了这一点，并提出了解决方案。

　　一、LTE技术承载语音业务的服务质量保证

　　对于LTE标准设计来说其开始的初衷只是为了在对移动分组中能够为用户提供更加强大的数据网络,那么对于承载语音的这项基本的业务在考虑方面就相对来说比较欠缺。对于其核心网和接入网来说,在定义通道技术时仅仅只是对不同的服务质量进行了定义,对于承载技术以及其它语音方式来说并没有专门的通道来定义。,所以说,从一定的层面上来看LTE技术实际上来说就是语音技术与其它的数据实际上都是一样的IP流,对于关键的集群语音而言在相对来说是达不到所需的服务质量要求的。如果在实际的应用过程中需要IP承载语音能够在一定的性能指标方面达到所要求的质量。然后有两种形式在实际应用中的方法：第一种方法是解决LTE的承载语音的问题，而第二方法是通过私有协议来修改逻辑信道，从而使网络延迟低于到一定程度。

　　对于TLE承载语音来说,这就是对于解决3GPP语音的方案,其语音服务就是通过IP条件而实现端对端的要求【1】。在整个的语音架构体系中主要涉及的架构有各个网元,都是为了能够将电路中的话音业务替代掉。在研究LTE承载语音的方案结构中，IMS是用于业务控制层系统的核心思想。承载层是EPC，并且通过IMS提供的呼叫控制和HSS互通功能。用于低等待时间和每个纠正错误的能力是通过IMS和各种无线网络来实现，从而使服务质量可以很好地控制到一定程度，并进行信道能很好的控制的能力。对于IMS的部署是通过核心网的方式来进行部署的,并且对于服务质量的问题可以考虑在应用层来进行解决。但是这也面临着很多的问题,在地铁专网中如果要想实现VoLTE那么在一定的程度上来讲难度还是较大,主要的难点在于如果IMS系统要在核心网侧进行全面的部署那么其复杂程度较高并且成本相对而言也是十分的高,并且还存在对于IMS协议的支持度等其他相对困难的问题。

　　那么另外一种方法就是修改标准LTE协议,优化其在逻辑资源以及调度方式上的各种结构方法,从而通过对NAS的扩展来让集群语音业务得以实现,并且对于信息的网络延时能够有效的进行缩短,从而保证好VoIP的服务质量。,在对TD-LTE技术使用时可以利用其快速接入时间短的优势,并且将传统的POCSIP让NAS协议消息来替代。这样的替代方法可将呼叫时间减少到的消息交互过程的基础和消息大小建立在一定程度上，以及通过缩短所述寻呼周期和消息处理时间减少IP消耗。

　　二、减少网元数量信令风暴问题

　　由于单个终端模式中其主要是由TD-LTE技术进行控制面的操作的。因此，所需要的第一时间的处理执行是保证通信链路的稳定性和终端以及组电话之间切换。在标准的TD-LTE中，两个小区的终端的切换过程之间的主要具体操作如下：当在所述重叠的覆盖区域中的终端，该测量报告信息被发送到当前小区。基站的位置。用于基站通过使用接收到的报告信息，所述目标小区的终端根据该信息来切换，并且在于目标小区进行相关信息的交互,在完成信息交互之后就发送切换的命令给终端,从而让目标小区将这一信息进行接收,建立起上述的无线链路,从而达到完成小区间的切换目标【2】。还有在TD-LTE集群系统的许多要求。总是有在任何时候该组中只有一个声音，因为有大量的组中需要切换（从一个小区到一个）终端。或其他权利由非权抢占。这些情况的实际状态是未连接的状态，这是通过终端切换至链路状态。上述步骤完成之后，执行切换到目标小区。如果一组切换的状态由N速状态的终端发起的，则对于这些端，它们将首先切换到在这个过程中的链路状态，并且在此之后切换到目标小区完成。对于一般的终端，有五个信令建立过程需要两个信令测量、控制开关，以及用于切换三个信令过程。目标小区需要在很短的时间到达终端信令的峰值状态。然而，对于该基站，其加工能力以及信令实际上的限制，并且信令未在每个时间间隔切断。这样的处理方法和能力将导致发生的信令风暴。这种状态的最重要的表现就是终端被丢弃，或者另一种状态是，有在切换过程中对终端的延迟增加。对于这种现象的发生，在执行一个群呼叫的过程中，一个基站被设置的当前小区和相邻小区之间，以允许建立的信道资源，然后将信道资源被周期性地发送到周期性地TCCH终端。

　　三、直通模式实现

　　对于群组呼叫，重要的通信方法是群集通信，这也是地铁中无线调度系统最常用的功能。无线信道资源组中的用户可以在同一基站中共享。在群组服务中承载TD-LTE技术后，有两种方式来实现语音和视频组呼。一种方法是通过广播多播来实现协议，另一种方法是使用逻辑信道【3】。添加控制信息以允许实现组呼。在3GPP的业务中对于多媒体的广播多播业务进行了具体的定义,并且在此种情况下对于共享下行资源的可行性提供了实现的可能性,在eMBMS中,因为组播和广播的模式在空口中进行了采用,所以在对网络的要求上就会颇高,不仅要求时间同步还需要承载网在运行中具有组播的能力,从而，可以实现粘贴到基站中的相同内容的信息。另一种方式是优化标准协议并向下游方向添加3个逻辑信道，以便可以将信息发送到下行链路信道中的点对多点以及各种信息的控制。点对多点，其实现的具体方法是通过下行链路传输信道映射出物理信道。

　　结论：

　　集群通信业务朝专网集群宽带化以及多媒体化的发展趋势已经成为地铁行业用户的共识，只有不断的解决TD-LTE技术在专网遇到的问题，才能一步一步推进其发展。

　　参考文献

　　[1]崔国斌.基于TD-LTE技术的承载地铁集群通信业务相关问题分析[J].信息通信,2017(01):255-256.

　　[2]王满福,刘建文,刘贺扬,轩红新,王玉福.TD-LTE技术在矿山移动互联中的研究与应用[J].煤炭与化工,2018(10):79-81.

　　作者曾新峰冉李傅豪丁长盛

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