LTE'ye Dayalı Taktik Kablosuz Geniş Bant İletişim Sistemi
Wang Yiran, Sun Quan, Jiao Long, Huo Jing, Li Linfeng
(Çin Elektronik İthalat ve İhracat Şirketi, Pekin 100036)
: 8 km yarıçaplı bir taktik alan için kararlı kablosuz geniş bant iletişim sinyali kapsama alanı sağlayabilen ve çoklu taktik uygulamalar için geniş bant veri iletimi ve kanallı sesli ve görüntülü aramalar gerçekleştirebilen LTE'ye dayalı bir taktik kablosuz geniş bant iletişim sistemi önerdi . Sistem işlevi ve performansı test edilmiş ve doğrulanmıştır Test sonuçları, MIMO anteninin uzamsal çeşitlilik ayarını benimsemesi koşuluyla, tek bir baz istasyonunun aynı anda yaklaşık 15 Mb / s'lik bir yukarı bağlantı bant genişliği ve 8 km yarıçaplı bir alanda yaklaşık 28 Mb aşağı bağlantı bant genişliği sağlayabileceğini göstermektedir. / s veri aktarım kapasitesi ve çoklu RS-422 seri port veri aktarım yetenekleri ve taktik iletişim hizmetlerinin ihtiyaçlarını karşılamak için veri aktarımının aynı anda birden fazla taktik grup çağrısı modu gerçekleştirebilir.
: LTE; kablosuz iletişim; VPN; softswitch
: TN924 belge tanımlama kodu: ADII: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2016.24.017
Alıntı biçimi : Wang Yiran, Sun Quan, Jiao Long, ve diğerleri LTE J tabanlı bir taktik kablosuz geniş bant iletişim sistemi. Mikrobilgisayarlar ve Uygulamalar, 2016,35 (24): 57-60.
0 Önsöz
Terörle mücadele harekatları, sınır devriyeleri ve bölgesel hava savunma harekâtı gibi taktik uygulama ortamlarında, mevkideki personel ve teçhizat arasında ses ve veri aktarımının kablosuz iletişim ile gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Sesli iletişim, noktadan noktaya aramaları, konferans aramalarını ve komuta kuruluşları arasında grup aramalarını içerir. Veri iletişimi, savaş alanında geniş bantlı multimedya verilerinin gerçek zamanlı aktarımının yanı sıra sensörler, savaş teçhizatı ve komuta ve kontrol teçhizatı [1-2] arasında parametrelerin ve komutların iletimini içerir.
Modern savaş alanı ortamında, haberleşme sistemleri tarafından taşınacak taktik hizmet türleri gün geçtikçe artmakta ve haberleşme sistemlerinin yeteneklerine yönelik gereksinimler gittikçe artmaktadır.Geleneksel haberleşme ekipmanları, taktik uygulamaların ihtiyaçlarını karşılayamamaktadır. Geleneksel taktik iletişim yöntemleri, dar bant genişliği, düşük veri aktarım hızı, küçük kullanıcı kapasitesi, sabit topoloji ve sistem genişletmede güçlük gibi uygulama kusurlarına sahiptir [3].
Sivil geniş bant mobil iletişim alanında uygulanan LTE (Uzun Süreli Evrim) teknik standardı, kararlı iletim, yüksek spektrum kullanımı, düşük bit hata oranı, esnek ağ oluşturma ve zengin hizmet tarzları gibi avantajlara sahiptir [4-8]. Bu avantajlardan yola çıkarak LTE teknolojisinin terörle mücadele ve askeriye gibi özel alanlarda uygulanması giderek daha fazla ilgi görmüştür ancak bu uygulama senaryolarında geleneksel LTE iletişim sistemi küçük bir sinyal kapsama alanına ve geniş alan çalışma modu altında tek bir iletişim terminaline sahiptir. Birden çok IP kullanıcı ekipmanına erişilememesi, sesli dağıtım iş işlevlerinin taktik uygulamaların ve diğer kusurların ihtiyaçlarını karşılaması zordur [9].
Bu makale, LTE standart teknolojisinden tam olarak yararlanırken taktik uygulamalar için optimize edilmiş LTE tabanlı bir taktik kablosuz geniş bant iletişim sistemi önermektedir.
1LTE Taktik Geniş Bant Kablosuz İletişim
Bu yazıda önerilen LTE tabanlı taktik kablosuz geniş bant iletişim sistemi, tek bir iletişim terminali altında birden çok bilgi cihazına erişim sorununu çözmek için Sanal Özel Ağ (VPN) teknolojisini kullanır ve özel antenler aracılığıyla sinyal kapsamının iyileştirilmesini gerçekleştirir. Softswitch teknolojisine dayalı gönderme sunucusu aracılığıyla, PTT tuş konuşmasını kullanarak IP telefon ile iletişim istasyonu arasında video gönderimini ve taktiksel kanallı ses gönderme işlevini gerçekleştirir.
1.1 Sistem Mimarisi
Sistemin yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir. Sistem iki iletişim terminalinden oluşur: bir iletişim merkezi istasyonu, bir komut iletişim makinesi ve bir sırt çantası radyo istasyonu.
İletişim merkez istasyonu genellikle özel bir iletişim aracına monte edilir ve iki yönlü veri ve ses iletimini tamamlamak için bir LTE iletişim baz istasyonu aracılığıyla kablosuz iletişim sinyali kapsamı sağlar. İletişim merkez istasyonunun iletişim yönetimi ekipmanı, bir ağ anahtarı, bir VPN sunucusu, bir gönderme sunucusu ve bir gönderme terminali içerir. Yerel uydu iletişim ekipmanına, sistem ile üst düzey iletişim sahası arasında gerçek zamanlı iletişimi gerçekleştirmek için ağ anahtarı aracılığıyla erişilebilir Şekil 1 LTE tabanlı taktik kablosuz geniş bant iletişim sistemi diyagramı.
Komut iletişim makinesi, çeşitli komut mesajları veya komut araçları için uygundur.VPN istemcisi aracılığıyla aynı anda birden fazla IP telefona ve bilgisayara bağlanabilir veya IP ağ verileri, belirlenmiş bir iletişim arayüzüne (RS422 gibi, RS485 arayüzü vb.) Sensörler ve diğer ekipmanlarla veri iletimini gerçekleştirmek için veriler.
Sırt çantalı telsiz, taşınabilirlik için yüksek gereksinimleri olan, savaş alanı videolarını toplaması, taktik aramalar için PTT'yi (Push To Talk) kullanması veya uçaksavar topçuları ve taşınabilir hava savunma füzeleri gibi savaş ekipmanlarıyla iletişim kurması gereken muharebe birimleri için uygundur.
1.2 VPN sistemi
Taktik iletişim sistemlerinde, komuta noktaları ve komuta araçları gibi düğümlerde bulunan iletişim terminallerinin genellikle IP telefonlar, dizüstü bilgisayarlar, sensörler vb. Gibi çoklu bilgi cihazlarına erişmesi ve diğer iletişim terminalleri altındaki bilgi cihazlarıyla etkileşime girmesi gerekir. Protokolün NAT işlevi bu erişim yöntemini desteklemiyor.
Bu sistem, bu işlevi gerçekleştirmek için VPN teknolojisini kullanır, LTE ağ sanal ağını iletişim merkezi istasyonunun VPN sunucusu aracılığıyla genişletmek için platform olarak LTE geniş bantlı kablosuz iletişim ağını kullanır ve tüm ağın komut iletişim makinesinin erişim ekipmanı için sanal bir tahsisli iletim kanalı sağlar. , Ve komut iletişim makinesinin VPN istemcisi aracılığıyla yerel çok kanallı ekipmana genişletilmiş erişimi gerçekleştirin.
1.3 Planlama işlevi
Yüksek tanımlı video hizmetlerinin erişim işlemi ve taktik sesin programlanması, üst iletişim düğümünde ve LTE iletişim merkez istasyonunda dağıtım sunucusu ve dağıtım terminal seti aracılığıyla gerçekleştirilir. Ses iletimi SIP protokolüne dayanmaktadır ve ses planlama fonksiyonları arasında noktadan noktaya arama, telekonferans, yayın, arama vb. Bulunmaktadır [10]. Birden çok LTE iletişim merkezi istasyonunun üst düzey iletişim düğümü ve programlama sunucuları bir ağda çalışabilir ve daha sonra üst düzey iletişim düğümü ile birden çok LTE geniş bant alt ağı arasındaki görüntü ve ses ara bağlantısını gerçekleştirebilir. Taktik iletişim yöntemleri temel olarak aşağıdakileri içerir.
(1) IP telefonlar arasında: Noktadan noktaya çevirmeli aramalar veya konferans görüşmeleri, üst düzey iletişim istasyonu, iletişim merkezi istasyonu ve komut iletişim makinesine bağlı IP telefon arasında sabit bir numara çevrilerek gerçekleştirilebilir.
(2) Sırt çantası telsizleri arasında: Sırt çantası telsizleri iletişim için PTT tutamaçlarını kullanır Komut seviyesi ilişkisine göre, telsizin insan-makine arayüzü, noktadan noktaya aramalar veya noktadan çok noktaya aramalar için kullanılabilen birden çok tanımlanabilir arama kısayoluyla önceden ayarlanmıştır. Aramayı çevirin.
(3) IP telefonu ve bindirme istasyonu arasında: komut organizasyonunun IP telefonu, noktadan noktaya aramalar yapmak veya alt bindirme istasyonlarına yayın aramaları yapmak için ön ayar numarasını arayabilir.
Yukarıda bahsedilen çağrı işlemi sırasında, devam eden çağrının zorla yerleştirilmesi ve zorla kaldırılması gibi işlemler, bulunduğu ağın gönderme terminali aracılığıyla gerçekleştirilebilir.
1.4 Anten
Taktik kullanım için sinyal kapsama gereksinimlerini karşılamak için sistem, yüksek kazançlı baz istasyonu antenleri ve terminal antenleri kullanıyor ve askeri geçmişe bağlı olarak baz istasyonlarının ve terminallerin iletim gücü artırıldı. Sistem tarafından kullanılan baz istasyonu ve terminal anteninin temel tasarım parametreleri Tablo 1'de gösterilmektedir. Bunların arasında, DX-LTE1 terminal antenidir ve DX-LTE2 baz istasyonu antenidir. Tablo 1 Anten parametreleri Anten modeli DXLTE1DXLTE2 frekans aralığı / MHz1447 14671447 1467 Kazanç / dBi510 iletim gücü / W230 konektör modeli SMA erkek N (F) boyutu Boyut / mm75 × 28520 × 1200
2 Test doğrulama
2.1 Test ortamı
20 Kasım 2015'te, Hefei banliyölerinde bir saha testi ve sistemin doğrulaması yapıldı. İletişim merkezi istasyonu, Hefei Şehri, Binhu Yeni Bölgesi'ndeki Nanfeihe Köprüsü'nün orta bölümünün batısında yer alır ve iletişim terminalleri, merkez istasyonun batı tarafındaki merkez istasyondan 3 km, 5 km ve 8 km uzaklıktadır. Sırt çantası terminalinin performansını test etmek için 3 km ile 5 km arasında bir bölüm oluşturuldu.
İletişim merkezi istasyonu araca monteli bir yöntemi benimser ve anten, bir kaldırma direği aracılığıyla yaklaşık 6 m yüksekliğe yükseltilir. İletişim düğümünün terminal anteninin yüksekliği yaklaşık 1.8 m'dir. Her iletişim düğümünün test ekipmanı Tablo 2'de gösterilmektedir. Bunların arasında, 5 km iletişim düğümünün komut iletişimcisi, tüm sırt çantalı telsizlerin üstün komut istasyonu olarak ayarlanmıştır.Tüm sırt çantası telsizleri arasında, 5 km iletişim düğümündeki 182 #, diğer telsizlere tek tıklama yapabilen komutandır. Yayın çağrısı. Testten önce, yukarıda bahsedilen ses programlama ilişkisini iletişim merkezi istasyonunun programlama terminali aracılığıyla konfigüre edin. 114 # iletişim makinesi ve 184 # radyo istasyonunun her biri, arabirim dönüştürme ve iletim kapasitesini test etmek için bir RS422 seri bağlantı noktası ile donatılmıştır. Taktik ortamda bilgi aktarımının güvenilirliğini sağlamak için, sistem antenlerinin tümü uzamsal çeşitlilik modunu benimser.
2.2 Geniş bant iletim testi
Çok iş parçacıklı verileri karşıya yüklemek ve indirmek ve aktarım hızını kaydetmek için FTP yazılımını kullanın.
(1) Tek bir istasyonun en uzun mesafeli iletim testi
İlk olarak, 8 km'lik tasarım sınırı mesafesinde aynı anda birden fazla dosya yüklemek ve indirmek için tek bir istasyonun veri aktarım hızını test edin 114 # iletişim makinesine bağlı bilgisayar ve merkez istasyonun bilgisayarı iki yönlü veri iletimi için iki kez test edilir.Test sonuçları Tablo 3'te gösterilmiştir. Gösterildi.
(2) Çok istasyonlu eşzamanlı iletim testi
İlk olarak, tek istasyonlu yukarı bağlantı ve çok istasyonlu aşağı bağlantı için eşzamanlı bir veri aktarım testi gerçekleştirin. İletişim makinesinin 102 # bilgisayarı dosyaları baz istasyonu bilgisayarına yükler ve 119 # ve 114 # bilgisayarları aynı anda baz istasyonu bilgisayarından dosya indirir 3 testin iletişim hızı Tablo 4'te gösterilmiştir.
Test sonuçlarından, çok istasyonlu iki yönlü iletişim koşulu altında, sistemin toplam yükleme ve indirme hızının tek istasyonlu iletiminkinden biraz daha düşük olduğu görülebilir.
İkinci olarak, birden çok istasyonun aynı anda yukarı bağlantıyla eşzamanlı veri aktarım testini gerçekleştirin. 102 #, 119 # ve 114 # istasyonun bilgisayarları aynı anda dosya yükler ve 3 testin iletişim hızları Tablo 5'te gösterilmektedir. İlk test ve ikinci ve üçüncü test verileri oldukça farklıdır, bunun nedeni son iki testin daha fazla aktarım dizisi kullanmasıdır. Genel olarak, birden çok testin performans parametreleri sabittir.
Çok istasyonlu eşzamanlı iletim deneyinden, her bir paralel istasyon tarafından tahsis edilen iletim kaynaklarının kanal koşullarıyla ilişkili olduğu görülebilir Aynı radyo frekansı performans koşullarında, iletişim merkez istasyonundan uzaklık arttıkça, terminalin iletişim performansı belirli bir zayıflamaya sahiptir.
2.3 Arayüz dönüştürme ve iletim testi
Çok istasyonlu eşzamanlı iletim testi ile aynı zamanda, arabirim dönüştürme iletim kapasitesi testi, 114 # parmak iletişim makinesi ve 8 km düğümünün 184 # radyo istasyonu aracılığıyla gerçekleştirildi. Bir RS-422 seri port verisi, iletişim merkezi istasyonunun bilgisayarı vasıtasıyla iki terminale gönderilir ve alınan veriler ilgili seri portlardan okunur ve bit hata oranı test edilir Test sonuçları Tablo 6'da gösterilmektedir.
Test sonuçları, tam yüklü geniş bant iletimi koşulu altında, iletişim terminalinin RS-422 seri bağlantı noktası iletiminin bit hata oranının, taktik ekipmanın veri iletim gereksinimlerini karşılayabilen iyi bit hata oranı performansı ile 0 olduğunu göstermektedir.
2.4 Taktik ses ve video aktarım testi
Ses ve görüntünün programlama yeteneklerini ve veri-ses eşzamanlı iletiminin kararlılığını test etmek için birden fazla istasyonun eşzamanlı iletimi koşulu altında taktik ses ve video aktarım deneyleri gerçekleştirin.
(1) Ses iletimi testi
IP telefon noktadan noktaya test sonuçları Tablo 7'de gösterilmektedir. Test sonuçları, tüm sistemde tam yük veri iletimi koşulu altında, iletişim cihazına bağlı IP telefonların birbirini arayabildiğini ve birbirleriyle konuşabildiğini ve ses efektinin iyi olduğunu göstermektedir.
Tablo 8, IP telefonlar ile sırt çantalı telsizler ve telsizler arasındaki çevirmeli aramaların test sonuçlarını göstermektedir. IP telefon sırt çantalı radyoyu aradığında, sistem aramayı hemen kurar ve bağlar, ancak testte 0,5 ~ 1 sn'lik bir arama kurma gecikme süresi vardır. Bunun nedeni, test sistemindeki sırt çantası radyosunun Android tabanlı olmasıdır Sistemin yazılım telefonu tasarımında, sonraki yazılım optimizasyonunda ortadan kaldırılabilecek belirli bir dahili yazılım gecikmesi vardır.
İki terminalin yayın fonksiyonunun test sonuçları Tablo 9'da gösterilmektedir. Testte, bazı radyo istasyonları arama kurulduktan sonra insan-makine arayüzlerindeki "kapat" düğmesiyle aktif olarak kapatıyor ve bazıları da arayanın kapatmasıyla pasif olarak kapatıyor.
Test sonuçları, VPN sisteminin ve gönderim sunucusunun desteğiyle, sistemin IP telefon ile sırt çantalı radyonun PTT sesi arasında noktadan noktaya çevirmeli aramaları ve noktadan çok noktaya yayın görüşmelerini gerçekleştirebileceğini göstermektedir.
(2) Video aktarım testi
Çok istasyonlu eşzamanlı iletim durumunda, 118 # radyo istasyonu "anında" video aktarım performans testini gerçekleştirmek için kullanılır.Radyo araca monte edilir ve 3 km düğümün 2 km doğu-batı bölümü boyunca ileri geri hareket eder. Sinyalin araç gövdesi tarafından engellenmediğinden emin olmak için, radyo antenini aracın üstüne sabitleyin. Bu istasyonun video aktarım test sonuçları ve 181 # ~ 184 # Tablo 10'da gösterilmektedir.
3 sonuç
Bu makale, küçük sinyal kapsama alanı, tek bir iletişim terminalinin birden fazla IP kullanıcı ekipmanına erişememesi ve taktik uygulamaların ihtiyaçlarını karşılayamayan ses planlama hizmeti işlevleri gibi geleneksel LTE iletişim sistemlerinin eksikliklerini çözen LTE tabanlı bir taktik kablosuz geniş bant iletişim sistemi önermektedir. Taktik alanlar için kararlı kablosuz geniş bant iletişim sinyali kapsama alanı sağlayın ve çoklu taktik uygulamalar için veri iletimi ve kanal sesli arama işlevlerini gerçekleştirin. Test sonuçları, sistemde kullanılan baz istasyonu ve terminal antenlerinin 8 km'lik geniş kablosuz sinyal kapsama alanını karşılayabildiğini, VPN sisteminin veri iletimi ve sesli aramalar için stabil NAT uygulama desteği sağlayabildiğini ve gönderim sunucusunun yüksek hızlı veri iletimi durumunda taktikleri garanti edebildiğini göstermektedir. Ses ve video hizmetlerinin kurulması ve iletilmesi ve sistem, hareket halindeki istikrarlı iletişim yeteneklerine sahip olup, terörle mücadele operasyonları, sınır devriyeleri ve bölgesel hava savunma operasyonları gibi taktik uygulama ortamları için pratik ve kapsamlı bir iletişim çözümü sağlar.
Referanslar
[1] He Ming, Jiang Zhiping, Zhao Yong.ABD Ordusu'nun Yeni Nesil Gelişmiş Taktik İnternet Mimarisinin Geliştirilmesi Araştırması J. Komuta Kontrol ve Simülasyon, 2010, 32 (6): 121123.
2 Cao Jingang, Zhang Chunxiao, Hu Shaodong. ABD askeri taktik iletişiminin gelişme durumu ve ordumuza olan aydınlanması J. Bilgi ve İletişim, 2014 (9): 137138.
[3] Yu Quan Taktik İletişim Teorisi ve Teknolojisi M Pekin: Elektronik Endüstrisi Yayınevi, 2009.
[4] Sun Yun. TD-LTE hizmeti ve terminal durumu ve geliştirme eğilimi J. Telekomünikasyon Mühendisliği Teknolojisi ve Standardizasyonu, 2010, 23 (12): 1316.
[5] Zhang Xincheng, Tian Tao, Zhou Xiaojin ve diğerleri LTE hava arayüz teknolojisi ve performansı M Pekin: Halk Mesajları ve Telekomünikasyon Basını, 2009.
[6] RATASUK R, GHOSH A. LTE C 'de yukarı bağlantı çok kullanıcılı MIMO'nun sistem performansı. IEEE Araç Teknolojisi Konferansı, 2011, 17 (3): 15.
[7] Wang Lun. LTE geniş bant kanal özel ağının endüstri uygulaması J. Mobile Communications, 2014 (1): 5455.
[8] GHOSH A, RATASUK R, MONDAL B, ve diğerleri, LTE gelişmiş: yeni nesil kablosuz teknoloji C. IEEE Kablosuz geniş bant İletişim, 2010, 17 (3): 1536-1284.
9 Jin Hongjun. LTE teknolojisine dayalı taktik iletişim sisteminin araştırma ilerlemesi J. Telekomünikasyon Teknolojisi, 2012,52 (8): 13871394.
[10] Ma Lan, Yu Jincai. Multimedya İletişim Teknolojisinin Uygulanması ve Geliştirilmesi [J]. Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2001, 27 (9): 69.
