LTE地面無線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、指揮工作發揮著極其重要的作用。近幾年來，伴隨著國內網絡信息技術以及衛星定位技術的快速發展，我國民航通信水平得到了大幅的提升。本文先對LTE地面無線通信技術的優勢與特點進行探討，并進一步研究LTE地面無線通信技術在民航通信中的具體應用。
【關鍵詞】民航通信；LTE地面無線通信；具體應用
1引言
早在20世紀70年代，我國就已經提出了高頻數據鏈并將其應用在民航領域，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。伴隨著國際民航組織空中導航會議的召開，國際上對于民航交通管理工作提出了更高的要求。因而，現階段探討LTE地面無線通信技術在民航通信中的應用有著重要的意義。
2LTE地面無線通信技術的優勢
相比于以往的無線通信技術來說，LTE地面無線通信技術的速度更快，網絡頻譜更寬。同時，該技術的終端功能更加強大、智能性效果更好，并且通信較為靈活、質量高，使用過程中兼容性更好。首先，LTE地面無線通信技術的通信速率更高。該技術能支持可變帶寬，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地面無線通信技術的通信速度可以達到3G狀態下的幾倍甚至幾十倍。其次，LTE地面無線通信技術的頻譜效率較高。該技術通過引進載波聚合等技術，其頻譜效率顯著提升。另外，LTE地面無線通信技術的數據速率較高、延遲較低，并且分組域得到了顯著的優化。在進行單向傳輸時，延遲低于5ms。此外，LTE地面無線通信技術的融合性較好。對于LTE地面無線通信系統來說，其采用的是全IP分布式結構，這一結構可以實現不同無線通信技術的融合與共存，并且它們之間的融合是在下一代構架下實現的。這樣一來，就能夠形成多層次的無線網絡環境。同時，LTE地面無線通信技術還能支持更加豐富的移動業務，比如說視頻通話以及會議電視、多媒體信息等。最后，LTE地面無線通信技術的靈活性較強。該技術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定。工信部對于電信三大運營商LTE網絡的頻段給出了規定的頻段。對于中國聯通與中國電信來說，它們采用的是FDD-LTE的制式。2016年五月份，工信部就已經發函批復同意了中國電信使用800MHz以及2100MHz展開相應的LTE組網工作。另外，工信部還批復同意了中國聯通在上海地區以及江蘇等14個省市地區在900MHz頻段上開展相應的FDD-LTE技術試驗。對于800MHz以及900MHz等相關的低頻段頻譜來說，它的信號覆蓋更加廣泛，并且有著較強的穿透力以及較低的多普勒頻移效應。因而，LTE地面無線通信技術更加適合大范圍的網絡、高移動速度的覆蓋。其二，對于LTE幀結構來說，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，它應用頻率來進行上行與下行的區分，并且它可以確保單向的資源在時間上連續；而對于時分雙工來說，它應用時間來進行上行與下行的區分，并且其單向資源在時間上是不連續的。為了防止兩個方向之間出現收發干擾的問題，需要進行相應的GP（即保護間隔）。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（正交頻分復用）而言，它是LTE系統的一項核心技術。通過該技術的應用，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，該技術的應用可以提升頻譜資源分配的靈活性。但是，該技術也存在相應的缺陷，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，它主要是由收發設備的本地載頻之間存在的偏差所導致，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覆蓋距離的參數造成一定的.影響。同時，發射功率以及循環前綴配置狀況也會對其產生一定的影響。
4LTE地面無線通信在民航通信中的應用探討
4.1地面無線通信的安全性研究
對于接入技術來說，現階段應用較廣的是APN網絡接入技術，并且接入技術直接決定了不同終端上網時的接入方式。對于APN的業務走向以及具體結構來說，目前通常將P-GW以及單位CE配置到同一個MPLSVPN之內，這樣一來就能實現網絡的三層互通效果。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。最后再經過復雜的接回處理，最終可以實現LTE終端與用戶接入路由器之間的互聯互通效果。之后，在兩個互聯互通的IP之間完成相關的業務。
4.2地面無線通信系統在安全生產中的應用
4.2.1地面多媒體調度應用基于LTE地面無線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，大多需要進行服務器以及交換機的部署，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終端設備，可以連接運營商的LTE網絡以及核心機房中的相關服務器，最終實現通信功能。對于服務器來說，它可以建立地域A和地域B之間的通信鏈路，最終實現地域A和地域B之間的通信。在進行安全性方面的考量時，機房與不同用戶之間的通信功能還可以經由APN專線來實現，這樣一來可以顯著提升通信過程的安全性。這一過程中，核心機房能夠集中的對地域A和地域B的用戶進行科學的管理，并且對于地域A和地域B的通信數據來說，還能保存于核心機房的服務器上面。從上面的表述中可以看出，基于LTE地面無線通信的調度系統有著明顯的優勢：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務需要。同時，還可以確保語音調度、數據傳輸以及視頻調度的同時進行；另一方面，通過應用LTE地面無線通信技術，能夠實現終端加密以及空中加密功能。之后，在經過通訊審計，最終可以把語音、視頻等信息保存于核心機房。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。另外，可通信的范圍更加寬泛，只要具備運營商的信號條件，用戶就能實現通信。就目前運營商的信號覆蓋狀況來說，現階段信號覆蓋范圍已經相當廣泛了。此外，系統的可拓展性較強，核心服務器不僅可以進行多媒體調度應用，同時還能進行相關的開發工作。4.2.2系統健壯性由于考慮到系統健壯性方面的要求，需要在核心機房進行相關冗余備份的部署。比如說要進行雙服務器熱備份。另外，還要部署兩臺交換機，這樣一來可以提升業務的可用性。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網絡制式的選擇
對于LTE網絡來說，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的大小將會對TDD-LTE的最遠覆蓋距離產生直接的影響，但是對于FDD雙工方式來說，其不存在相類似的問題。此外，對于民航業務峰值速率以及效率方面來說，FDD-LTE制式有著很大的優勢，這一過程中TDD-LTE制式的相關問題就顯露出來。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網絡制式。
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網絡的使用提供了基礎。對于民用航空航線來說，其有著較強的特殊性，并且對于所使用的頻段與帶寬來說，不僅要求傳輸距離遠，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以下的低頻段進行覆蓋。LTE系統可以支持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來說，最好應用運營商地面覆蓋的20MHz頻點。另外，還可以根據實際要求專門申請3MHz或者是5MHz的帶寬應用在覆蓋專網。
5結束語
進入21世紀以來，伴隨著國內經濟社會水平的不斷提升，我國LTE地面無線通信技術在民航地面調度工作中發揮著越來越重要的作用。因而，在LTE地面無線通信系統的應用過程中，要采用LTE無線網絡傳輸，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房的語音、視頻記錄，對于生產過程進行全面的規范。這樣一來，才能提升LTE地面無線通信技術的應用質量與效果，促進民航通信工作的健康發展。
參考文獻
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