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治安检查站TDLTE数字集群无线宽带传输系统建设方案

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2020年4月19日
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治安检查站TD-LTE无线宽带应急专网建设方案

西安汉煌电子科技有限公司
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1 项目概要
1.1 项目背景
公安（城市应急）无线数字集群通信系统，一期系统建设以PDT窄带专网为基础，采用PDT+LTE宽窄带融合技术，在？？内热点部位和重点区域部署LTE宽带基站，全市域采用双模手持终端，核心网实现宽窄带互通，PDT与宽带系统深度融合的无线数字集群通信系统。该系统是公安局在全国率先推出的宽窄带融合城市应急通信网；是实现公安机关扁平化、动态化、可视化指挥调度体系的重要组成部分；是公安部关于在全国推进宽窄带融合技术建设的公安信息化示范项目。
项目一期建设的PDT完成了市区以及地铁的数字集群覆盖；一期建设的？？？个LTE站点重点部署热的区域，以南北中轴线为依托，重点区域完成覆盖，并对宾馆、立交进行重点部署。
按照统一规划，计划在一期热点覆盖的基础上对治安检查站实现LTE宽带的点状覆盖，并对？？？？各重点派出所实现点状覆盖，以支持无线视频监控、多媒体集群、海量数据回传、移动办公等宽带业务及应用。
1.2 技术制式
1.2.1 技术可行性
无线网络制式演进如下图所示：

图1 无线网络制式演进
TD-LTE作为中国新一代宽带无线通信网，被列入了国家重大科技专项，国内的政府有关部门、研发部门、制造商和运营商都对此大力支持。同时TD-LTE的国际标准化以及产业链的发展已经取得了突破性的进展，TD-LTE标准已被国际产业广泛接受，为中国下一代移动通信产业进入国际主流带来了历史性的机遇，TD-LTE已成为移动通信产业面向移动互联网发展的必然，逐渐成为全球公认、使用非对称频谱的解决方案。
TD-LTE系统在20M的频率带宽内能实现下行100Mbps，上行50Mbps的系统峰值速率。网络采用了扁平化的机构，降低了整体系统时延，改进了用户体验。
采用TD-LTE进行数字集群专网建设具备如下优势：
1、政策优势：TD-LTE是具有自主知识产权的4G国际标准，得到了中国政府的全力支持，成为中国在通信信息领域引领全球、实现产业跨越式发展的难得历史机遇。
2、技术优势：TD-LTE采用先进的空口接入以及MIMO技术，拥有更高的上下行峰值速率，网络安全性更高。
3、频谱优势：TDD频谱资源丰富、频谱效率更高且受到政府支持。当前主流用于专网的LTE频段为1.4G频段，由于该频段是专用频段，需要向无委进行申请。
4、时隙配比优势：TD-LTE可灵活配置上下行时隙，更适合承载视频监控、物联网类数据业务， 适用于视讯类、移动类业务。
5、产业优势：TD-LTE已在全球形成了完善的产业链，在系统、终端、芯片和测试设备方面均有众多主流厂家投入研发。
1.2.2成熟度
最新数据显示，全球TD-LTE基站数量已达130万个，约占全球LTE基站数的43%，用户数占4G总用户数的45%。已有37个国家和地区推出了65个TD-LTE商用4G网络，还有近百个TD-LTE网络正在建设中。专网方面，北京市政府、天津市政府、上海市政府、南京市政府在1.4G频段开展了TD-LTE数字集群专网建设，国家工信部无线电管理局正式发文将1.4G频段用于政务、公安及应急等行业。TD-LTE技术作为新一代的宽带无线网络制式已经得到了广泛的应用。
1.2.3TD-LTE技术简介
TD-LTE已经作为中国新一代宽带无线通信网，被列入了国家重大科技专项，国内的政府有关部门、研发部门、制造商和运营部门都对此大力支持。科技部已将TD-LTE列入十一五国家科技重点支撑项目，加强TD-LTE工作的推动，包括新一代无线技术评估、网络新技术、实验验证和总体实施共4个项目，在各个技术层次上联合产业各方开展TD-LTE技术创新。同时TD-LTE的国际标准化以及产业链的发展已经取得了突破性的进展，TD-LTE标准已被国际产业广泛接受，为中国下一代移动通信产业进入国际主流带来了历史性的机遇，TD-LTE已成为移动通信产业面向移动互联网发展的必然。
TD-LTE无线宽带通信系统网络“自上而下”可分为如下图所示的3层架构，具体包括：EPC核心层、承载层、无线接入层。根据3GPP R8标准，对于一个完整的LTE无线网络包含无线侧（E-UTRAN）与核心网（EPC）两个部分组成，缺一不可。
UE
E-UTRAN
S-GW
P-GW
HSS
MME
LTE-Uu
S1-MME
S1-U
S11
S6a
S5
IP网络
SGi

图2 TD-LTE网络架构图

无线侧演进的全球陆地无线接入网E-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）即LTE无线基站部分。
演进的分组核心网（EPC，Evolved Packet Core）是3GPP协议组织定义与LTE无线侧eUTRAN配套使用的核心网，其网元包括：
MME（Mobility Management Entity）功能：移动性管理、会话管理、用户接入鉴权。与eNodeB之间接口为S1-C接口。
S-GW（Serving Gateway）功能：终结无线接入部分的接口，E-NodeB间切换的锚点，基于用户的承载和计费，服务网关，功能类似于2/3G核心网的SGSN。与eNodeB之间接口为S1-U接口。
P-GW（PDN Gateway）功能：终结面向PDN的SGi接口，3GPP/非3GPP的铆点，基于业务的计费，连接外网的网关，功能类似GGSN。P-GW与业务平台、互联网之间接口为SGi接口。
HSS(Home Subscriber Server归属用户服务器) 功能，无缝地理容灾等可靠性功能，采用先进的内存数据库技术提供了快速的响应速度，而且支持多级备份/恢复，还提供标准开放的数据访问接口，有利于实现用户数据和业务的融合。
1.3 项目建设内容
在LTE宽带专网一期热点覆盖的？？个基站基础上；对现有的治安检查站建设LTE宽带基站，以实现对治安检查站区域的覆盖,还包括LTE站点机房租赁，LTE核心网与LTE基站之间的链路的租赁等。
1.4 项目规划原则
根据公安部“做好顶层设计，做好技术判断、选好技术体制，细化系统、网络、频率等方面的方案，谋划本地公安无线通信的长远发展”的指导思想，结合我市实际，制定如下指导原则：
1.必须使用1.4G专网，避免使用公网造成安全隐患和避免紧急情况下特定地点和特定时间信息堵塞的风险。
2.必须联入西安市局宽窄结合大网，统一平台、统一网管、统一调度、统一应用、统一数据支撑。避免各自为政，导致不必要的多平台（多核心网）和异种厂家互联及重复建设。做到全局范围内平台、管理、应用扁平化。
3.现有宽窄结合终端必须在新建系统下能够正常使用。
1.5 建设依据
本方案依据（但不限于）以下所列的标准、规范及文件建设我市应急指挥调度数字通信专网系统：
工程实施标准
1）公安部《公安移动通信网警用自动级规范》GA176-1998
2）公安部《公安移动通信网警用自动级通信系统工程设计规范》GA/T331-
3）公安部《公安移动通信网警用自动级通信系统工程验收技术规范》GA/T266-
4）公安部《关于加强公安无线电频率管理工作的通知》公信通[ ]603号
5）公安部《城市警用地理信息系统标准体系》GA/Z01-
6）公安部《城市警用地理信息系统建设规范》GA/T493-
7）《计算机信息系统安全保护条例》
8）GA163－1997 计算机信息系统安全专用产品分类原则
9）GA243- 计算机病毒防治产品评级准则
10）公安部《计算机病毒防治管理办法》
11）国家保密局《计算机信息系统保密管理暂行规定》
12）《公安信息移动接入及应用系统建设技术指导书》
施工安全法规
1）《中华人民共和国安全生产法》
2）《建设工程安全生产管理条例》
2 网络架构及总体设计目标
网络总体架构如下图所示：

图3 网络拓扑结构图
TD-LTE使用1447~1467MHz频段中的20MHz连续可用带宽，采用同频组网方式进行组网，后续如果有需要，也能够采用同频或异频组网方式进行组网。每个站点三个扇区，每个扇区采用8通道天线。

2.1 基站建设
2.1.1LTE站点覆盖方案
每个站点1个BBU，3个RRU，每个RRU搭载8通道智能天线，覆盖120°

2.1.2施工要求
2.1.2.1基站基础设施的建设
随着未来的公安数字无线通信专网覆盖区域要求的不断扩大，基站的数量也要相应增多。基站设备的工作环境直接影响到今后系统运行的稳定性和维护的工作量，基站基础设施的好坏会直接影响到设备运行的稳定性。因此，必须高度重视基站基础设施的建设。
基础设施建设要求主要包括机房的工艺要求、设备布局、馈线安装、电源引入及UPS等备用电源、防雷接地、监控设置等，还包括机房工作环境的温湿度、防尘、防水等要求，具体要求可参考公网相关标准。
2.1.2.2硬件需求
系统设备符合国家无线电管理委员会及相关部门技术要求，并取得国家无委会颁发的无线电型号核准证，功能符合相应移动通信系统技术规范。
2.1.2.3传输网络
租用电信链路资源，以我市市局的系统控制交换中心为核心，每个基站租用一条链路汇接到中心。
2.1.2.4频率规划
方案采用同频组网方案：室外宏蜂窝采用三载扇进行覆盖，站型为S111。如下图所示，三个小区配置的频点分别为f1、f1、f1，各相邻小区间两两同频，f1频点带宽20MHz。
同频组网频率分配示意图

2.1.2.5网络优化方案
由于市区高层建筑较多，针对实际组网中因覆盖环境地形导致的覆盖阴影区域，可在覆盖阴影区域内放置RRU射频单元，经过光纤远程接入距阴影区最近的SDR LTE基站。RRU射频单元具备室外抱杆与壁挂能力，支持光纤远程接入（最远30KM）BBU基带处理单元。在覆盖阴影区域选择合适位置，将RRU射频单元用光纤远程接入最近系统基站内的BBU基带处理单元，可在覆盖阴影区域建立系统信号覆盖。

射频单元拉远方案
2.2 基站设备
使用SDR基站解决方案。将基站的基带部分（BBU）和中频/射频（RRU）部分分开，使基带共享资源池（BBU）集中放置，经过光纤与远端单元（RRU）相连，相比传统馈线基站安装更加灵活快捷，对机房的要求降低，能够实现经济、灵活、快速建网。

基站解决方案原理图
BBU+RRU架构，采用SDR统一平台，Ir支持6.144G光口，Ir接口数业界最多；支持全速率的GE光口和GE电口。支持1588V2同步，支持基站自举；体积小，支持挂墙、机架等多种安装方式，方便工程实施。
2.2.1基站整体主要技术标准：
多天线能力：下行支持DL 2*2 MIMO和单双流八天线Beamforming，上行支持八路接收分集。
支持多种载波带宽， 5MHz，10MHz，15MHz，20MHz。组网方式灵活，能充分利用频率资源。
支持全基带池交换，基带资源共享
全IP架构
接口丰富，组网灵活，提供 GE/FE接口，支持IP网络，支持与RRU经过星型、链型和混合组网。
多天线能力强：下行支持DL 2*2 MIMO和单双流八天线Beamforming，上行支持八路接收分集。
支持8天线、大功率，提高站间距，减少基站数量；
采用多种高效功放技术：CFR、DPD、Doherty，降低设备功耗；
采用被动式散热设计，无噪音。
支持MIMO，性能高：支持8天线、双流BF。
输出功率大：最大功率12W×8的输出功率，满足多载波应用的大功率要求
能够与现有LTE核心网进行连接，并支持现有多模终端（PDT+LTE）。
2.2.2BBU及RRU主要技术指标
(1)BBU参数：
传输接口：支持2个FE/GE电口或2个FE/GE光口或1个FE/GE电口和1个FE/GE光口。
电源：-48V DC（±20%）
温度：-20°C～ +55°C
相对湿度：5% RH ～ 95% RH
气压：70 kPa～ 106 kPa
(2)RRU参数：
工作频率：1447MHz-1467MHz
电源：-48V DC（±20%）
射频口数量：8个
典型峰值功率:300W
2.3 基地台
基地台采用NDM-868车载台加装交流转直流电源模块，固定在指挥中心或调度室使用，一般将天线架设于室外。基地台提供了一种无线接入的调度方式，和IP调度台互为备份。
NDM-868数字车载台工作频率为350MHz～400MHz，能实现语音呼叫和数据传输，支持数据安全加密（鉴权、加密）、GPS/北斗卫星定位数据上传以及其它辅助功能。
NDM-868为彩屏，灵活的菜单界面，支持中文显示，友好的图标和两行文字显示让阅读和操控更加方便。
NDM-868主要特点：
1)业界领先的四模终端：具备PDT集群/PDT常规/模拟集群/模拟常规四种通信模式，适应领域广泛，实现模拟向数字平滑过渡。
2)清晰简洁的全彩显示界面，方便使用者操作。
3)噪声抑制/数字语音：采用专有的数字语音技术，具备特有的对环境噪音的抑制能力，注重对语音的重现，即使在非常嘈杂的环境下，也能收听到清晰的话音。
4)GPS/北斗定位：支持混合定位模式，支持主控信道上传和业务信道上传。
5)IP54防护等级：质量可靠，坚固耐用，满足多种严格测试标准。
6)支持NVOC和AMBE++双声码器，并可经过车载台的菜单设置进行便捷切换。
7)丰富的配件：提供适合各种工作环境的配件。
一般规格
频率
350-400Mhz
外形尺寸〔高X宽X厚〕
51×175×206毫米
重量
1.8千克
电流消耗（高功率）
待机
额定音频下的接收时的电流
额定音频下的发射时的电流
电源

0.81安（最大）
2安（最大）
14.5安（最大）
220伏交流供电
接收机
频率
350-400Mhz
信道间隔
12.5 kHz/ 25 kHz
频率稳定性（-30˚C、+60˚C、+25˚C）
+/- 0.5 ppm
模拟灵敏度
0.3 uV (12 dB SINAD)
0.4 uV (20 dB SINAD)
数字灵敏度
5% BER -121dBm
强信号的接收误码率
≤1×10-4
互调
TIA603C
ETSI

70 dB
65 dB
阻塞
≥84dB
杂散响应抗干扰
≥70dB
共信道抑制
≥-12dB
邻道选择性
≥60dB
额定音频
3瓦（内置）
7.5瓦（外置-8欧姆）
13瓦（外置-4欧姆）
额定音频下的音频失真
3%（典型）
交流声与噪声
12.5khz下-40db
25khz下-45db
音频响应
+ 1, -3 dB
传导杂散
-57 dBm@9kHz～1GHz
-47dBm@1GHz～12.75GHz
发射机
频率
350-400Mhz
功率输出
25瓦
信道间隔
12.5 kHz/ 25 kHz
占用带宽
≤8.5kHz@3dB带宽
频率稳定性（-30˚C、+60˚C、+25˚C）
+/- 0.5 ppm
频率误差
±1.5×10-6
发射上升时间
≤l.5ms
发射下降时间
≤1.5ms
调制限制
+/- 2.5 kHz @ 12.5 kHz
+/- 5.0 kHz @ 25 kHz
FM交流声和噪声
-40 dB @ 12.5 kHz
-45 dB @ 25 kHz
传导/辐射发射
-36 dBm < 1 GHz
-30 dBm > 1 GHz和< 4GHz
邻近信道功率比
-60 dB @ 12.5 kHz
-70 dB @ 25 kHz
瞬态切换邻道功率
-50 dB @ 12.5 kHz
-60 dB @ 25 kHz
音频响应
+1, -3 dB
音频失真
3%
FM调制方式
12.5 kHz : 11K0F3E
25 kHz: 16K0F3E
4FSK数字调制
12.5kHz仅数据：7K60FXD
12.5kHz数据和语音：7K60FXE
4FSK调制频偏误差
≤10.0%
4FSK发射误码率
≤1×10-4
GPS/北斗
TTFF（首次定位时间）冷启动
<1 分
TTFF（首次定位时间）热启动
<10 秒
水平位置精度
<10 米
环境规格
工作温度
-30℃~+60℃
存放温度
-45℃~+85℃
热冲击
符合军标GJB150- 要求
湿度
符合军标GJB150- 要求
ESD
IEC-801-2KV
浸水
IEC 60529-IP54
包装测试
符合军标GJB150- 要求

3 售后服务
日常维护
为用户提供7×24小时技术支持与服务，对一些简单的问题经过电话予以解答和指导操作，对于电话指导无法解答的问题或排除的设备故障，保证在接到用户通知后4小时内前往故障设备地点，排除故障，保证运行期间设备的稳定运行。
设备维修
提供5年质保期，在保修期内对设备提供免费维修服务及现场技术支持服务。
技术支持与服务
厂家提供7*24小时的热线电话服务，由专门的工程师受理用户来电，保证用户在使用设备的过程中，及时得到技术上的援助。
备品备件储备
备品备件库本地化，以达到快速送达用户所需备件的要求。

4 设备清单及报价