LTE地面无线通信对民航通信的应用论文
【摘要】民航通信作为民航管理的重要方式，它对于民航的定位以及导航、指挥工作发挥着极其重要的作用。近几年来，伴随着国内网络信息技术以及卫星定位技术的快速发展，我国民航通信水平得到了大幅的提升。本文先对LTE地面无线通信技术的优势与特点进行探讨，并进一步研究LTE地面无线通信技术在民航通信中的具体应用。
【关键词】民航通信；LTE地面无线通信；具体应用
1引言
早在20世纪70年代，我国就已经提出了高频数据链并将其应用在民航领域，这极大的提升了系统的整体容量，并且提升了民航通信的速度与畅通性。伴随着国际民航组织空中导航会议的召开，国际上对于民航交通管理工作提出了更高的要求。因而，现阶段探讨LTE地面无线通信技术在民航通信中的应用有着重要的意义。
2LTE地面无线通信技术的优势
相比于以往的无线通信技术来说，LTE地面无线通信技术的速度更快，网络频谱更宽。同时，该技术的终端功能更加强大、智能性效果更好，并且通信较为灵活、质量高，使用过程中兼容性更好。首先，LTE地面无线通信技术的通信速率更高。该技术能支持可变带宽，并且最大带宽可以达到20MHz。另外，它的上行峰值速率可以达到50Mbit/s，下行峰值速率可以达到100Mbit/s，LTE地面无线通信技术的通信速度可以达到3G状态下的几倍甚至几十倍。其次，LTE地面无线通信技术的频谱效率较高。该技术通过引进载波聚合等技术，其频谱效率显著提升。另外，LTE地面无线通信技术的数据速率较高、延迟较低，并且分组域得到了显著的优化。在进行单向传输时，延迟低于5ms。此外，LTE地面无线通信技术的融合性较好。对于LTE地面无线通信系统来说，其采用的是全IP分布式结构，这一结构可以实现不同无线通信技术的融合与共存，并且它们之间的融合是在下一代构架下实现的。这样一来，就能够形成多层次的无线网络环境。同时，LTE地面无线通信技术还能支持更加丰富的移动业务，比如说视频通话以及会议电视、多媒体信息等。最后，LTE地面无线通信技术的灵活性较强。该技术可以支持成对或者非成对频谱，并且能够灵活的配置带宽。
3LTE地面无线通信的特点
首先，对于LTE的工作频率来说，我国工信部对其做出了明确的规定。工信部对于电信三大运营商LTE网络的频段给出了规定的频段。对于中国联通与中国电信来说，它们采用的是FDD-LTE的制式。2016年五月份，工信部就已经发函批复同意了中国电信使用800MHz以及2100MHz展开相应的LTE组网工作。另外，工信部还批复同意了中国联通在上海地区以及江苏等14个省市地区在900MHz频段上开展相应的FDD-LTE技术试验。对于800MHz以及900MHz等相关的低频段频谱来说，它的信号覆盖更加广泛，并且有着较强的穿透力以及较低的多普勒频移效应。因而，LTE地面无线通信技术更加适合大范围的网络、高移动速度的覆盖。其二，对于LTE帧结构来说，可以将LTE大体分为两种不同的双工方式：其一，就是TDD（即时分双工）方式；其二，就是FDD（即频分双工）方式。对于频分双工来说，它应用频率来进行上行与下行的区分，并且它可以确保单向的资源在时间上连续；而对于时分双工来说，它应用时间来进行上行与下行的区分，并且其单向资源在时间上是不连续的。为了防止两个方向之间出现收发干扰的问题，需要进行相应的GP（即保护间隔）。对于时分双工方式来说，它的GP大小将会直接影响到TDD-LTE的最远覆盖距离，但是对于频分双工方式来说就不存在这样的问题。另外，对于LTEOFDM（正交频分复用）而言，它是LTE系统的一项核心技术。通过该技术的应用，可以提升频谱的效率，提升带宽扩展性以及抗多径衰落性。另外，该技术的应用可以提升频谱资源分配的灵活性。但是，该技术也存在相应的缺陷，比如说频率偏移敏感以及峰值平均功率比较高等一系列的问题。对于频率偏差而言，它主要是由收发设备的本地载频之间存在的偏差所导致，同时也受到信道多普勒频移等因素的影响。此外，对于LTE覆盖状况而言，资源块配置状况将会对系统覆盖距离的参数造成一定的.影响。同时，发射功率以及循环前缀配置状况也会对其产生一定的影响。
4LTE地面无线通信在民航通信中的应用探讨
4.1地面无线通信的安全性研究
对于接入技术来说，现阶段应用较广的是APN网络接入技术，并且接入技术直接决定了不同终端上网时的接入方式。对于APN的业务走向以及具体结构来说，目前通常将P-GW以及单位CE配置到同一个MPLSVPN之内，这样一来就能实现网络的三层互通效果。之后，P-GW与单位CE将会建立起GRE隧道。这一过程中，P-GW与单位CE之间在逻辑方面相当于直连。其中，单位CE也就是单位4G接入路由器的简称。对于P-GW来说，它可以为用户分配相应的地址，对于P-GW来说，它可以把LTE终端地址路由接入路由器。最后再经过复杂的接回处理，最终可以实现LTE终端与用户接入路由器之间的互联互通效果。之后，在两个互联互通的IP之间完成相关的业务。
4.2地面无线通信系统在安全生产中的应用
4.2.1地面多媒体调度应用基于LTE地面无线通信系统的民航调度平台，大体状况如图1所示。在核心机房中，大多需要进行服务器以及交换机的部署，同时，还包含运营商路由器。在使用过程中，用户通过手中的LTE终端设备，可以连接运营商的LTE网络以及核心机房中的相关服务器，最终实现通信功能。对于服务器来说，它可以建立地域A和地域B之间的通信链路，最终实现地域A和地域B之间的通信。在进行安全性方面的考量时，机房与不同用户之间的通信功能还可以经由APN专线来实现，这样一来可以显著提升通信过程的安全性。这一过程中，核心机房能够集中的对地域A和地域B的用户进行科学的管理，并且对于地域A和地域B的通信数据来说，还能保存于核心机房的服务器上面。从上面的表述中可以看出，基于LTE地面无线通信的调度系统有着明显的优势：一方面，通信终端的功能趋于多样化、IP化以及智能化。对于地面调度来说，其不仅具备语音功能，同时还能够满足新形势下不同种类的新业务需要。同时，还可以确保语音调度、数据传输以及视频调度的同时进行；另一方面，通过应用LTE地面无线通信技术，能够实现终端加密以及空中加密功能。之后，在经过通讯审计，最终可以把语音、视频等信息保存于核心机房。这样一来，就可以避免无法审计或者是审计无法溯源等问题的出现。另外，可通信的范围更加宽泛，只要具备运营商的信号条件，用户就能实现通信。就目前运营商的信号覆盖状况来说，现阶段信号覆盖范围已经相当广泛了。此外，系统的可拓展性较强，核心服务器不仅可以进行多媒体调度应用，同时还能进行相关的开发工作。4.2.2系统健壮性由于考虑到系统健壮性方面的要求，需要在核心机房进行相关冗余备份的部署。比如说要进行双服务器热备份。另外，还要部署两台交换机，这样一来可以提升业务的可用性。此外，对于运营商的选择来说，民航通信可以同时选择两家运营商，并且相互之间互为链路备份保障，进而可以保证系统的安全性与可靠性运行，确保民航通信的安全性。
4.3LTE网络制式的选择
对于LTE网络来说，现阶段主要包含两种不同的制式：TDD-LTE制式以及FDD-LTE制式。对于TDD双工方式而言，其GP的大小将会对TDD-LTE的最远覆盖距离产生直接的影响，但是对于FDD双工方式来说，其不存在相类似的问题。此外，对于民航业务峰值速率以及效率方面来说，FDD-LTE制式有着很大的优势，这一过程中TDD-LTE制式的相关问题就显露出来。所以说，民用航空航线要想满足不同覆盖条件的要求，要尽量的选择使用FDD-LTE网络制式。
4.4频段以及带宽选择
对于目前我国的三大电信运营商来说，它们都有2.xGHz频段以及1.xGHz等频段，这样一来就为LTE网络的使用提供了基础。对于民用航空航线来说，其有着较强的特殊性，并且对于所使用的频段与带宽来说，不仅要求传输距离远，同时还要求有着较广的覆盖范围。因而，对于民航通信来说最好采用1000MHz以下的低频段进行覆盖。LTE系统可以支持1.4MHz、3MHz以及5MHz等不同种类的六种带宽，对于民用航空通信的专网来说，最好应用运营商地面覆盖的20MHz频点。另外，还可以根据实际要求专门申请3MHz或者是5MHz的带宽应用在覆盖专网。
5结束语
进入21世纪以来，伴随着国内经济社会水平的不断提升，我国LTE地面无线通信技术在民航地面调度工作中发挥着越来越重要的作用。因而，在LTE地面无线通信系统的应用过程中，要采用LTE无线网络传输，同时还要做到APN专线专用，对于民航通信要全程加密、全面审计，同时还要注重核心机房的语音、视频记录，对于生产过程进行全面的规范。这样一来，才能提升LTE地面无线通信技术的应用质量与效果，促进民航通信工作的健康发展。
参考文献
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