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移動通信科研創新與實驗教學綜合平臺4G(LTE)

1、產品簡介

WM2410B 4GLTE)移動通信科研創新與實驗教學系統是在TD-LTE移動網絡如火如荼建設,大規模商用的背景下,武漢威士訊信息技術有限公司自主研發的新一代移動通信教學設備。該系統是在商用設備基礎上,經過專門改進,主要用于教師的科學研究和學生的創新實驗,其設計思路與實現方式均為國內首創,必將成為培養4G研發人才的新利器。

2、產品背景

3G移動通信的發展推動了移動數據業務和移動互聯網應用的發展,而移動數據與移動互聯網應用業務的發展又對移動帶寬性能提出了更高的要求,這直接驅動了以LTELong Term Evolution)為代表的第四代移動通信技術的發展。LTE是繼第三代移動通信之后國際上主流的新一代移動通信標準,面向未來的移動通信技術標準,是當前最為先進的移動通信技術,集成了移動通信領域最新的研究成果。LTE包括FDDTDD兩種模式,其中的TDDTime Division Duplex)模式即為TD-LTE,它是TD-SCDMA的后續演進技術與標準,屬于TD-SCDMA技術與標準的發展和未來演進的第二個階段,具有“GAS ”優勢:“G”(Global,全球化),“A”(Asymmetric,非對稱)和“S”(Synergetic,共融性),更適合未來移動業務的應用。

LTE采用正交頻分復用(OFDM)、多進多出天線(MIMO)等物理層關鍵技術以及通過網絡結構的調整獲得性能提升。LTE-A則引入載波聚合技術、增強型多天線技術、無線網絡編碼技術和無線網絡MIMO增強技術等,使性能指標獲得更大改善。TD-LTE網絡下行和上行峰值速度分別可達到100Mbps和50Mbps。

無線行業組織4G Americas發布報告稱,目前全球已有67個國家建成163張商用LTE網絡,全球124個國家或地區的415家運行商投資LTE,預計2013LTE商用網絡總數將達256個,多個預期中的LTE-Advanced網絡(LTE-A)也將推出。從2009527日瑞典啟動世界第一個4G試商用網絡至今,LTE已逐漸走進我們的生活。

TD-LTE作為TD-SCDMA的后續演進標準已走出國門,全球正式商用的TD-LTE網絡已達14個,市場初現規模。目前,中國移動正在北京、深圳、杭州等13座城市進行TD-LTE擴大規模試驗,計劃建設2萬個TD-LTE基站。在擴大規模試驗進行的同時,杭州、溫州、廣州、深圳及上海等城市已開始TD-LTE試商用。在2013年世界移動通信大會上,中國移動宣布,2013年計劃在全國建立20萬個基站、超過100個城市布網,采購超過100萬臺終端

移動互聯網時代已經到來,3G競爭更加激烈,智能手機加快普及,隨著產業和技術的成熟,TD-LTE成為全球移動通信技術標準和市場發展主流的步伐正在加快。

3、系統組成

 

整個TD-LTE網絡包括三個組成部分:核心網(EPC)、接入網(EUTRANVOLTE系統、移動網優網規系統、移動互聯網系統、移動科研創新平臺、創新開發系統和終端(UE)。EPC即核心網部分,包括MME(移動性管理實體)S-GW(服務網關)P-GW(分組數據網網關)HSS(歸屬用戶服務器)以及PCRF等功能實體。和UMTS相比,NodeBRNC融合為eNodeB。在接口上,eNodeBEPC之間通過S1口連接,eNodeB之間通過X2口連接,eNodeBUE之間通過Uu口連接。

 

4、產品特點

4.1 設備工程化,構建真實4G網絡

   4GLTE)移動通信科研創新與實驗教學系統是在商用核心網和接入網的基礎上經過改進,專門用于教師科研和學生實驗的教學設備。該系統是在實驗室搭建一個真實的4G(TD-LTE)網絡,在該網絡中,多個移動終端在脫離公網的情況下,實現網內語音通信、短信收發、視頻通話、高速數據下載等業務。

4.2支持4G信令解析

    4GLTE)移動通信科研創新與實驗教學系統通過信令分析軟件,能實時捕獲4G終端在公網和內網環境下入網、撥打電話、收發短信、高速數據下載等操作的信令流程,并可以進行回放,使學生能真實的了解4G通信協議實現的過程和原理,為培養4G研發人員打下基礎。

4.3多種移動終端構建通信大網絡

4GLTE)移動通信科研創新與實驗教學系統包括系統部分和終端部分,其中終端部分不僅有智能手機,還有4G上網伴侶(MiFi)、4G高速無線網關(CPE)、4G無線數據卡等多種常見的移動終端,能同時支持超過88個終端進行語音(VoIP)通話,支持上千個終端進行數據業務,是真正的大網絡,多終端系統。

4.4全程全網構建通信大系統

4GLTE)移動通信科研創新與實驗教學系統不僅能完成4G移動通信的基礎實驗、創新實驗和科研項目,還能通過IP-PBX實現與公用電話網絡、互聯網的融合通信,構建一個由移動通信網、計算機網、公用電話網等組成的大通信系統,培養學生建立全程全網的系統思維,掌握搭建SOHO辦公系統、家庭通信系統、視頻監控等實際項目的能力。

4.5資源開放構建創新大平臺

4GLTE)移動通信科研創新與實驗教學系統是在商用核心網和接入網的基礎上改進而來,既有商用網絡的真實性,又有教學設備的開放性。4G移動終端實驗開發系統就是一個完全開放的大號移動終端,學生可以自己構建簡易智能手機、無線上網卡,可以自己編寫Android撥號、短信、游戲等應用軟件。

5、實驗內容

    詳細內容請咨詢相關業務人員。

6、技術指標

組成產品名稱技術指標
系統部分

通信機柜

19"通信機柜,1800×600×600mm

電源模塊

?  輸入電壓:AC 220V±10%

?  輸出電壓:DC  -48V/+28V/+12V/+7V/+5.5V

?  輸出功率:500W

系統控制模塊

?  遵循標準:3GPP R10 TDD-LTE

?  峰值速率:下行:100Mbps;下行:50Mbps

?  鑒權:支持SIM卡的5元組鑒權功能,只有授權用戶才能接入該系統

?  組網:支持多個基站之間的組網,通過GPS實現基站間的同步

?  覆蓋能力:最大發射功率40W,實際使用中功率可調,理論上可以覆蓋100公里,在30公里以內,可以獲得較好的性能

?  頻率范圍:支持Band38Band40 兩個頻段

?  單小區支持注冊用戶數:不少于1200

?  單小區支持并發語音(VoIP)用戶數:88

?  用戶數據管理:可以對入網的用戶數據進行管理,包括鑒權,用戶IMSIIMEI

?  小區管理:可以對小區參數進行配置、修改,可以進行小區建立和小區刪除等操作

?  主要功能:在商用EPC的基礎上經過教學化改進,能夠在脫離公網的情況下組成一個真實的4G網絡,在該網絡中,基站可以設置成MOC模式和MMC模式,多個4G移動終端在脫離公網的情況下,相互之間可同時實現網內語音通信、短信收發、視頻通話、高速下載等業務。

?  自帶無線鍵盤鼠標

顯示模塊

19TFT嵌入式液晶顯示器

BBU模塊

?  接口:110/100/1000Baes-T千兆RJ45接口;1SFP光接口,速率為6.14Gbps,單模/1310nm1個串口

?  光接口通道1個,誤碼率<10-7< span="">

?  時隙配置支持0-6時隙配比

?  輸入電壓:+12V

?  功耗:<50W

?  環境溫度:-20℃—+55

RRU模塊

?  發射頻率范圍:2300-2400MHz2570MHz-2620MHz,頻率誤差±0.05ppmEVM<12.5%< span="">,發射動態范圍>20 dB,帶寬支持1.4MHz3MHz5MHz10MHz15MHz20MHz

?  接收頻率范圍:2300-2400MHz2570MHz-2620MHz,最小頻率步進100 KHz,接收靈敏度電平-106 dBm

?  載波配置:1載波(可平滑擴容)

?  功放功率:46dBm

?  功放效率:>20%(天線輸出40W

?  單天線接收靈敏度:-113dBm

?  輸入電壓:-48V

?  功耗:<300W

VOLTE系統模塊

 ? 系統包含有CSCF模塊,能夠通過專用IMS設備來完成基于4G-LTE的通話業務,支持VoLTE語音形態。

 ? EPC和IMS系統共用一個HSS,IMS系統的電話分配在HSS中進行,用戶鑒權參數符合HSS標準。

 ? 系統包含有OP、AMF、Realm等用戶配置參數。

 ? 手機終端在接入4G網絡后,可以基于系統自帶的電話功能來直接撥打電話,不需要像VOIP那樣需要設置用戶服務器等參數。

 ? 手機在打電話時核心網會自動建立專業承載傳輸語音業務,其傳輸基于QCI保障質量。

 ? 系統可查看VOLTE對應的QCI。

天線模塊

?  頻率范圍:1710-2690

?  增益:4dB

移動網優網規系統模塊

 ? 系統提供有網優路測平臺、網優測試終端和網絡故障模擬平臺等對整個移動通信網的優化及測試閉環教學功能。

 ? 網優路測平臺采用的是專業的網優軟件方案,可以對4G系統空口進行數據的測試采集及分析,不僅可以反映LTE 基站、核心網、VoLTE 系統等部分運行情況,還可以實時顯示終端信息等參數。

 ? 支持同時連接多部終端來進行測試。

 ? 網絡故障模擬平臺支持老師進行基站的部署以及配置,還可以模擬網絡故障、故障的測試、基站及空口參數的調整。

 ? 支持學生進行閉環的網規網優訓練

 ? 支持老師在網絡故障模擬平臺上進行基站的部署、基站的配置、并設置網絡的故障。網優路測平臺應能對實際現網進行測試,也能與配套的網絡故障模擬平臺進行互聯互通,對老師部署的基站網絡進行模擬路測,進行故障的分析和測試。﹥ 支持基站天線的方向角和俯仰角隨意調整。

 ? 基站天線支持多種空間傳播模型的選擇,包括Cost231-Hata及SPM等傳播模型。

 ? 能配置模擬路測參數,如路測的移動速度等,模擬更多的測試場景。

 ? 支持基站射頻天線的仿真,配置小區的陣列天線模型,包括陣元間隔,陣元個數等參數。

 ?  支持基站設備射頻天線的仿真,能配置小區的陣列天線模型。
終端部分

TD-LTE測試手機

?  頻率范圍:TDD Band38Band39Band40FDD Band7TD-SCDMA Band34Band39GSM Band2Band3Band5Band8

?  雙核、4.3寸以上IPS電容觸摸屏、1GB RAM16G NAND Flash

?  Android4.1操作系統

TD-LTE MiFi

?   支持Wi-Fi 802.11b/g/n 2×2天線

?   LTE Cat4/DC-ESPA+/ ESPA+/ESUPA/ESDPA/UMTS/TD-SCDMA

?   FDD:下行速率高達150Mbps/上行速率可達50 Mbps

?   TDD:下行速率高達112Mbps/上行速率可達10 Mbps

?   支持數據存儲和短消息服務

TD-LTE CPE

?  LTE  DL up to 100MbpsLTE UL up to 50Mbps

?  LTE  TDD 2300/2600MHzLTE FDD 800/1800/2600MHz

?  Wi-Fi  b/g/n, up to 32  simultaneous devices

TD-LTE數據卡

?  LTE  TDD-FDD/UMTS/GSM/GPRS/EDGE

?  LTE  DL up to 100MbpsLTE UL up to 50Mbps

?  MicroSD  Card slot up to 32GB

移動互聯網系統

 ?  支持MQTT主流物聯網通信協議。

 ?  提供IOT開發的私有云平臺。

 ?  支持通過4G和WiFi等異構網絡來進行設備數據的接入與消息通信。

 ?  支持MQTT主流物聯網接入協議。

 ?  支持AliOS開發。

 ?  支持自定義設備消息通信機制與內容,實現設備消息的發布與訂閱,從而實現設備與云平臺之間的數據交互。

 ?  支持定義編輯同一類型設備進行產品的物模型,主要體現在物模型的屬性、服務以及事件的功能定義。

 ?  支持查詢分析產品上報的歷史日志,從而更加方便的了解設備的運行情況。

 ?  支持MQTT在線調試功能,可以直接通過IOT平臺對設備進行在線調試,能夠發送相關指令調試指定的設備,并且可以通過指令下發后設備上報的實時日志進行來進行相關功能的驗證與調測。

 ?  支持設備接入的管理功能,支持根據產品的類型快速進行設備的接入,學生只需要自定義設備名稱并引用定義好的產品屬性就能夠完成設備的接入管理,從而實現快速簡便的開發實踐。

 ?  系統支持定義數據路由的規則,可以通過規則引擎動態的將特定的數據發給指定的服務進行處理,從而實現設備間的自動交互與控制。

 ?  系統支持溫度、濕度、儀表盤、柱狀、餅狀等豐富的圖形化物聯網儀表盤工具箱和圖表工具箱。

 ?  系統支持自定義儀表和圖表部件的開發接口,用戶可以在儀表盤和圖表工具箱中增加自定義的部件。

 ?  支持物聯網應用流程開發引擎,可以將設備數據物模型、業務邏輯插件、顯示部件、用戶命令等按用戶自定義規則來進行模塊化組裝,從而快速形成物聯網應用。

4GTD-LTE)移動終端實驗開發平臺

?  制式:支持TDD-LTE/TD-SCDMA/EDGE三模

?  頻率范圍:TD-LTE   2300-2400MHz/2570-2620MHzGSM 850/900/1800/1900MHzTD 1880-1920/2010-2025MHz

?  功率范圍:符合3GPP TS 36.521-1 規范

?  帶寬:支持可變速率帶寬,包括5MHz10MHz15MHz20MHz

?  接口規范:滿足PCI-SIG M.2接口規范

?  產品組成:包括4G模塊、單片機模塊、A8嵌入式模塊、7寸電容觸摸屏模塊、FPGA模塊、Zigbee模塊、藍牙模塊、WiFi模塊等組成部分

?  4G模塊:包括USIM卡接口;串口;USB接口;語音輸入接口;語音輸出接口;電源接口等資源

TD-LTE USIM測試卡

?  專用USIM測試卡

?  支持3GPP 102 221 V6.4.03GPP 31.102 V5.4.03GPP 31.112 V3.7.0標準規范

軟件部分

系統管理軟件

?  學生實驗情況管理:主要包括學生登錄密碼管理、學生信息庫管理、監控學生是否在線等

?  小區管理:主要包括小區建立、小區刪除、小區狀態、設置MOC模式、設置MMC模式、MTC呼叫等功能

?  用戶數據管理:可以對入網的用戶數據進行管理,包括鑒權,用戶IMSIIMEI

?  網絡參數配置:能對網絡編號參數、定時器計數器參數等進行配置,能夠獲取功率參數

信令分析軟件

?  能實時捕獲4G終端在公網和內網環境下入網、撥打電話、收發短信等操作的信令流程,并支持信令回放

?  可以單獨分析協議棧各層信令,信令內容細化到各層信息元素,還可以分析4G終端協議棧各層間原語交互

終端開發軟件

? 實現4G終端的自動配置和手動配置;能獲取4G終端的工程參數;能實現4G終端的網絡注冊、網絡注銷,具有顯示其網絡狀態、小區參數等功能

? 提供ARMFPGAAndroid等開發環境及相應例程源碼


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