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基于免授權(quán)頻譜的LTE工業(yè)無(wú)線互聯(lián)專(zhuān)網(wǎng)寬帶方案

華為技術(shù)有限公司

網(wǎng)絡(luò)改造技術(shù)篇/成熟技術(shù)/工廠內(nèi)網(wǎng)改造

1 概述

當(dāng)前行業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，基于Unlicensed頻譜的WiFi是主流無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但Wifi有諸多問(wèn)題，制約行業(yè)無(wú)線的應(yīng)用發(fā)展，比如WiFi在非視距場(chǎng)景下覆蓋難以滿(mǎn)足；在移動(dòng)或高密場(chǎng)景時(shí)延不穩(wěn)定；自干擾系統(tǒng)連接不可靠；覆蓋距離短導(dǎo)致AP站點(diǎn)數(shù)量眾多，選址和安裝都存在困難，維護(hù)成本高等。

隨著LTE技術(shù)在移動(dòng)寬帶的廣泛應(yīng)用，行業(yè)逐步引入LTE技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)性能，但Licensed頻譜資源有限，基于Licensed頻譜的LTE技術(shù)無(wú)法廣泛應(yīng)用，基于Unlicensed頻譜的LTE技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，采用Unlicensed頻譜提供LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，兼有Wifi的組網(wǎng)便捷性和LTE的穩(wěn)定可靠的高性能，重點(diǎn)解決生產(chǎn)業(yè)務(wù)流中的“痛點(diǎn)”：覆蓋、連接高可靠、抗干擾，成為承載企業(yè)園區(qū)和工廠內(nèi)網(wǎng)無(wú)線工業(yè)互聯(lián)更優(yōu)質(zhì)的解決方案。

1.1 背景

隨著行業(yè)數(shù)字化的持續(xù)深入，工業(yè)領(lǐng)域?qū)B接的訴求越來(lái)越高，雖然現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太以及基于Wifi、RFID等的無(wú)線技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)了部分工業(yè)設(shè)備的連接，但更大部分的工業(yè)設(shè)備還屬于沒(méi)有任何連接的啞設(shè)備。據(jù)HMS公司分析，在工業(yè)領(lǐng)域的已連接部分，工業(yè)以太和工業(yè)無(wú)線持續(xù)發(fā)展，至2018年初，工業(yè)以太新增至52%的份額（年度首次超過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線的42%），無(wú)線連接也以32%的增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng)（但無(wú)線連接還僅占到6%左右的份額），隨著工廠智能化的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域?qū)o(wú)線通信的期望越來(lái)越高。

但工業(yè)廠礦園區(qū)分布零散，場(chǎng)景復(fù)雜，不具備建設(shè)一張無(wú)線通信大網(wǎng)的條件，也很難獲取區(qū)域性專(zhuān)用通信頻譜；而基于免授權(quán)頻譜的Wifi技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中，逐步暴露出可靠性、安全性、穩(wěn)定性、移動(dòng)性等方面的不足，難以勝任更高性能的工業(yè)無(wú)線通信需求。

1.2 實(shí)施目標(biāo)

針對(duì)工業(yè)園區(qū)難以申請(qǐng)專(zhuān)用頻譜，Wifi性能又無(wú)法滿(mǎn)足需求的狀況，基于免授權(quán)頻譜引入高性能4G/5G蜂窩無(wú)線技術(shù)，提升工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能，匹配工業(yè)互聯(lián)業(yè)務(wù)訴求，加快行業(yè)數(shù)字化進(jìn)程，助力工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級(jí)，推進(jìn)加快中國(guó)智能制造2025宏偉目標(biāo)的進(jìn)程。

1.3 適用范圍

eLTE-U蜂窩無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)解決方案主要適用于：

智能制造、倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域智能裝備（AGV、UAV等）的無(wú)線通信、生產(chǎn)管理人員移動(dòng)辦公等業(yè)務(wù)；智能工廠、智慧醫(yī)療、無(wú)人商店等領(lǐng)域的機(jī)器人無(wú)線通信業(yè)務(wù)；工業(yè)園區(qū)的移動(dòng)巡檢、移動(dòng)視頻、數(shù)據(jù)回傳等業(yè)務(wù)；港口碼頭AGV轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)調(diào)度控制、RCMS吊機(jī)檢測(cè)、堆場(chǎng)管理等TOS（港口運(yùn)營(yíng)管理）業(yè)務(wù)；軌道交通生產(chǎn)領(lǐng)域的CBTC業(yè)務(wù)、PIS業(yè)務(wù)、CCTV等車(chē)地?zé)o線業(yè)務(wù)等。

表1 業(yè)務(wù)應(yīng)用及場(chǎng)景特點(diǎn)

1.4 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的位置

eLTE-U無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)解決方案主要針對(duì)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)》內(nèi)的工廠內(nèi)網(wǎng)場(chǎng)景，承載智能機(jī)器（如AGV等）與工廠控制系統(tǒng)、智能機(jī)器與智能機(jī)器、工廠控制系統(tǒng)與工廠云平臺(tái)等之間的信息交互與通信需求。eLTE-U通信技術(shù)提供的高可靠、高性能、可移動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，可以減少工廠內(nèi)網(wǎng)復(fù)雜環(huán)境下有線傳輸線纜的部署，適用于多種工廠內(nèi)網(wǎng)環(huán)境的無(wú)線通信需求場(chǎng)景。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)示意圖

2 需求分析

2.1 智能制造、倉(cāng)儲(chǔ)物流等AGV業(yè)務(wù)需求

AGV:(Automated Guided Vehicle)是智能工廠/智慧倉(cāng)儲(chǔ)的重要裝備，已經(jīng)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)中，不同種類(lèi)AGV的應(yīng)用場(chǎng)景差異較大，綜合而言，AGV對(duì)無(wú)線通信的需求主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：抗干擾、支持移動(dòng)性，通信性能穩(wěn)定(時(shí)延<100ms),分揀倉(cāng)庫(kù)等特殊場(chǎng)景要求支持較大容量（單小區(qū)支持超過(guò)100臺(tái)AGV）等。

2.2 工業(yè)和服務(wù)機(jī)器人業(yè)務(wù)需求

機(jī)器人通信業(yè)務(wù)，除了和AGV類(lèi)似的抗干擾、支持移動(dòng)性、穩(wěn)定性等方面的需求，為實(shí)現(xiàn)智能工廠、智慧醫(yī)院、無(wú)人商店等場(chǎng)景服務(wù)機(jī)器人之間的信息實(shí)時(shí)交互，還要考慮支持機(jī)器人兩兩之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，便于由當(dāng)前主流的集中式控制機(jī)器人向更高級(jí)、更智能的自主控制機(jī)器人發(fā)展演進(jìn)。

2.3 港口TOS系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求

可以按照?qǐng)鼍胺譃閮纱箢?lèi)：場(chǎng)景1：地面深度覆蓋（AGV）場(chǎng)景，主要需求：移動(dòng)性、小帶寬、低時(shí)延、可靠連接(中低速移動(dòng)：約30Km/h,時(shí)延：<100ms；帶寬：下行<100Kbps；上行：100~150Kbps；高可靠性：普遍要求網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備冗余，保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性)；場(chǎng)景2：上行大容量（CCTV&視頻監(jiān)控類(lèi)）場(chǎng)景，主要特點(diǎn)：上行帶寬要求高、低時(shí)延、抗干擾和高可靠性（低時(shí)延：<150ms，上行大帶寬：?jiǎn)斡脩?hù)上行帶寬典型10+Mbps，支持3~10路視頻的回傳和監(jiān)控；抗干擾和高可靠性：優(yōu)于WiFi的抗干擾的連接，需要考慮網(wǎng)絡(luò)備份和冗余）。

2.4 軌道交通業(yè)務(wù)需求

CCTV視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)需求:

1）要求每小區(qū)可同時(shí)進(jìn)行上行至少2路視頻傳輸；

2）要求每路視頻傳輸速率至多2Mbps；

3）要求傳輸時(shí)延不超過(guò)500ms概率不小于98%；

4）要求丟包率不大于1%。

PIS業(yè)務(wù)需求:

1）要求支持廣播或組播通信；

2）要求能夠傳輸圖像分辨率為標(biāo)清或高清的視頻，要求傳輸速率為下行2~8Mbps；

3）要求傳輸時(shí)延不超過(guò)500ms的概率不小于98%；

4）要求丟包率不大于1%。

3 解決方案

3.1 方案介紹

eLTE-U解決方案是給企業(yè)提供的面向生產(chǎn)業(yè)務(wù)的工業(yè)級(jí)寬帶無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)解決方案，包含有企業(yè)業(yè)務(wù)引擎eCore核心網(wǎng)，unlicense網(wǎng)絡(luò)接入基站AirNode，接入終端CPE和可以集成到行業(yè)終端的MiniPCIe數(shù)據(jù)卡。

eLTE-U解決方案主要包含有以下網(wǎng)元和設(shè)備：

eCore核心網(wǎng)：eCore作為業(yè)務(wù)控制核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為業(yè)務(wù)提供高可靠的核心接入控制和數(shù)據(jù)交換處理功能，通過(guò)SGi接口通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)接入客戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)。

基站AirNode：eLTE-U室外型基站AirNode，提供unlicense頻譜的無(wú)線接入設(shè)備，AirNode采用POE供電和傳輸，既支持內(nèi)置天線，也可以N型射頻接頭外接射頻天線，支持抱桿和掛墻安裝。

CPE/ MiniPCIe卡：CPE提供對(duì)應(yīng)的unlicense頻段的接入功能，可以和客戶(hù)視頻攝像頭、交換設(shè)備連接，支持POE供電和IP接口傳輸。 MiniPCIe卡可以集成到行業(yè)終端，為行業(yè)終端提供數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)。

網(wǎng)管：完成對(duì)企業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和控制，對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)升級(jí)和監(jiān)控功能。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>

eLTE-U無(wú)線工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)解決方案的基本組網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

圖2 基本組網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)整體自上而下分為三層：最上層是業(yè)務(wù)應(yīng)用層，中間是有eCore核心網(wǎng)和基站Airnode按星型組網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)層，最下層是終端接入層，業(yè)務(wù)應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層之間通過(guò)IP有線連接按照開(kāi)放的API互通，網(wǎng)絡(luò)層和終端接入層之間通過(guò)無(wú)線空口連接。

eLTE-U解決方案有兩種組網(wǎng)方式，一種是上圖左邊的組網(wǎng)：核心網(wǎng)+AirNode e+終端，另一種是上圖中右邊的組網(wǎng)：兼有核心網(wǎng)和基站功能的AirEdge +終端。

兩種組網(wǎng)方式的區(qū)別如下：

表2 eLTE-U解決方案組網(wǎng)比較

3.3 功能設(shè)計(jì)

eLTE-U無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)支持如下功能特性：

在5.8GHz免授權(quán)頻譜上使用LTE寬帶技術(shù)，支持高速數(shù)據(jù)寬帶網(wǎng)絡(luò)接入，支持?jǐn)?shù)據(jù)回傳和視頻監(jiān)控，行業(yè)終端設(shè)備可以通過(guò)網(wǎng)線連接到eLTE-U的終端CPE，也可以集成MiniPCIe卡，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)內(nèi)，提供穩(wěn)定、可靠數(shù)據(jù)通信服務(wù)。

? 公共業(yè)務(wù)：完成對(duì)用戶(hù)簽約信息的管理和網(wǎng)元間的同步；完成用戶(hù)的開(kāi)機(jī)注冊(cè)、關(guān)機(jī)注銷(xiāo)；終端Idle狀態(tài)下的移動(dòng)性管理和周期性發(fā)起跟蹤區(qū)更新等。

? 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：完成各種速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，完成移動(dòng)狀態(tài)下的業(yè)務(wù)跨小區(qū)、跨基站的切換，完成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)漫游等功能。

? 組網(wǎng)功能：支持VLAN ；支持配置IPV4路由；支持基站星型組網(wǎng)等。

? O&M功能：支持進(jìn)行各項(xiàng)操作維護(hù)。如：設(shè)備維護(hù)時(shí)支持單板復(fù)位等。

? 傳輸業(yè)務(wù)功能：支持多基站配置；減少端到端信道時(shí)延；完成多個(gè)基站星型組網(wǎng)時(shí)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

? 傳輸配置功能

- 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)口參數(shù)配置，如通過(guò)MML可以配置速率，雙工模式，自適應(yīng)等參數(shù)。

- VLAN 參數(shù)配置，通過(guò)MML 可設(shè)置網(wǎng)口的VLAN ID和VLAN優(yōu)先級(jí)。

- 支持通過(guò)MML 配置、刪除、查詢(xún)IPV4路由。

? 終端CPE支持防火墻服務(wù)：

- 防火墻開(kāi)關(guān)：?jiǎn)⒂没蚪镁W(wǎng)絡(luò)連接的防火墻。

- 局域網(wǎng)MAC地址過(guò)濾：通過(guò)MAC地址限制局域網(wǎng)內(nèi)的特定設(shè)備訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。

- 局域網(wǎng)IP過(guò)濾：阻止特定的IP地址訪問(wèn)在本地網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)。

- URL過(guò)濾：禁止局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)備訪問(wèn)特定的URL。

? MiniPCIe數(shù)據(jù)模塊，可應(yīng)用于行業(yè)客戶(hù)進(jìn)行終端二次開(kāi)發(fā)。該模塊集成到終端中，作為L(zhǎng)TE Modem使用，提供無(wú)線數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)空口數(shù)據(jù)傳輸功能。

3.4 關(guān)鍵技術(shù)

3.4.1 IRC抗干擾算法

IRC(Interference Rejection Combining 干擾抑制合并)是一種分集合并技術(shù)，能夠消除干擾。與采用了MRC的分集式天線相比，采用IRC的分集式天線能夠消除干擾信號(hào)，只選擇“好的”信號(hào)進(jìn)行接收(如下圖示意)。在干擾受限的區(qū)域，與MRC相比，IRC能產(chǎn)生將更大的增益。這一增益能夠帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提高和更好的室內(nèi)覆蓋。IRC接收機(jī)信號(hào)接收示意圖如下。

圖3 IRC接收機(jī)信號(hào)接收

IRC增益：IRC接收機(jī)旨在提高接收信號(hào)中的發(fā)送信號(hào)成分與噪聲成分的功率比，獲得分集增益和陣列增益，從而提高系統(tǒng)性能。除此以外，IRC接收機(jī)還可以提供額外的干擾消除增益，達(dá)到進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能的目的。IRC利用干擾的空間有色特性抑制同頻干擾，增強(qiáng)覆蓋。IRC要求有多個(gè)接收天線，單天線接收是無(wú)法獲得IRC增益的。

3.4.2 DL power boosting覆蓋增強(qiáng)技術(shù)

DL Power Boosting是一種增強(qiáng)LTE下行覆蓋的一種調(diào)度方式，當(dāng)UE處于小區(qū)邊緣并且低速率業(yè)務(wù)要求時(shí)，通過(guò)power boosting調(diào)整每個(gè)被調(diào)度下行資源塊組（RBG）的發(fā)射功率，使得RBG組的功率集中在一個(gè)PRB發(fā)射，提升單個(gè)PRB的功率譜密度，可有效提升小區(qū)邊緣低速率業(yè)務(wù)用戶(hù)的解調(diào)性能，增強(qiáng)下行覆蓋。

圖4 DL power boosting示意圖

3.4.3 DL TTI Bundling下行覆蓋增強(qiáng)技術(shù)

DL TTI Bundling是指在N個(gè)連續(xù)的TTI上傳輸同一個(gè)數(shù)據(jù)塊，N個(gè)綁定的TTI作為同一個(gè)資源進(jìn)行處理，不同的TTI傳輸同一個(gè)數(shù)據(jù)塊的不同 HARQ冗余版本。對(duì)小區(qū)邊緣的下行SINR較低，位于小區(qū)邊緣的終端可以通過(guò)TTI Bundling特性在連續(xù)子幀中發(fā)送相同的數(shù)據(jù)塊，減少重傳，降低RTT傳輸所需要的時(shí)間，充分利用HARQ合并的增益，提高LTE下行覆蓋。

圖5 TTI Bundling示意圖

3.4.4 MIMO容量增強(qiáng)技術(shù)

多入多出(MIMO: Multi-Input Multi-Output)或多發(fā)多收天線(MTMRA)技術(shù)是無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。MIMO技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，也是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)。

MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線和多通道。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，MIMO還可以包括SIMO（Single-Input Multi-ple-Output）系統(tǒng)和MISO（Multiple-Input Single-Output）系統(tǒng)。本質(zhì)上來(lái)講，如果每對(duì)發(fā)送接收天線之間的衰落是獨(dú)立的，這樣就產(chǎn)生多個(gè)并行的子信道。在發(fā)射端，傳輸信息流經(jīng)過(guò)空時(shí)編碼形成N個(gè)信息子流。這N個(gè)子流由N個(gè)天線發(fā)射出去，經(jīng)空間信道后由M個(gè)接收天線接收。多天線接收機(jī)根據(jù)各數(shù)據(jù)流的空間特性，利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理能夠分開(kāi)并解碼這些數(shù)據(jù)子流。這樣在這些并行的子信道上傳輸不同的信息流，使得同樣的頻率帶寬下，傳輸速率倍增。示意圖如圖6。

圖6 通用的MIMO形式

3.4.5 上行64QAM容量增強(qiáng)技術(shù)

上行64QAM是QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）和16QAM的一個(gè)補(bǔ)充調(diào)制方案。UL 64QAM旨在增加好信道條件下UE的比特率。使用QPSK時(shí)，每符號(hào)承載兩信息比特；使用16QAM時(shí)，每符號(hào)承載四信息比特。使用64QAM時(shí)，每符號(hào)可以進(jìn)行六信息比特調(diào)制。因此，64QAM可以極大提高上行的系統(tǒng)容量。

根據(jù)無(wú)線環(huán)境的質(zhì)量，eNodeB可以選擇不同階次的QAM調(diào)制方案。如果UE離eNodeB非常近或是處在一個(gè)好的無(wú)線環(huán)境下，那么eNodeB能夠選擇最高階QAM調(diào)制（64QAM方式）和較大的傳輸塊進(jìn)行上行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。

圖7 上行64QAM方式

3.5 安全及可靠性

3.5.1 安全性

LTE支持終端和基站之間的雙向認(rèn)證保證終端和基站的合法性，控制信令支持NAS加密保證信令安全。

? 設(shè)備和基站之間的雙向認(rèn)證。

? AES128 / 256位空中接口加密。

? IPSec確保基站與視頻平臺(tái)之間的安全。

3.5.2 可靠性

基站可靠性:

? 支持全面故障檢測(cè)功能，包括硬件、軟件、天線、傳輸、小區(qū)。

? 支持故障隔離和自愈功能，確保局部故障不影響系統(tǒng)中的其他部分。此外，還支持降規(guī)格建立小區(qū)，將故障對(duì)業(yè)務(wù)的影響降至最低限度。

eLTE-U核心網(wǎng)具有以下軟、硬件可靠性：

? 分布式設(shè)計(jì)：采用分布式的硬件結(jié)構(gòu)，通過(guò)功能的模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分布式處理，各模塊功能相對(duì)獨(dú)立，并分別由不同的處理機(jī)負(fù)責(zé)控制，一個(gè)處理機(jī)的故障不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

? 冗余設(shè)計(jì)：硬件廣泛采用主備用、負(fù)荷分擔(dān)、冗余配置等可靠性設(shè)計(jì)方法，確保了硬件系統(tǒng)的可靠性；關(guān)鍵部件均采用多處理機(jī)冗余技術(shù)，采用主備進(jìn)程運(yùn)行方式。在正常情況下，主用處理機(jī)控制模塊的運(yùn)行，備用處理機(jī)則實(shí)時(shí)與主用處理機(jī)保持同步；一旦主用處理機(jī)故障，備用處理機(jī)將立即投入運(yùn)行接替主用處理機(jī)控制模塊，從而保證系統(tǒng)的業(yè)務(wù)不中斷。業(yè)務(wù)模塊與接口模塊采用負(fù)荷分擔(dān)的設(shè)計(jì)方式，兩塊或多塊模塊在正常工作時(shí)，均承擔(dān)相同的處理功能，而當(dāng)其中一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，在保證一定性能指標(biāo)（如呼損）的前提下，由其它模塊完成故障模塊的處理任務(wù)，不影響系統(tǒng)正常工作。IP接口支持物理備份，確保與IP承載網(wǎng)之間的IP路由的可靠性。

? 供電可靠性:采用分布式供電方案，冗余備份的雙供電系統(tǒng)，具有防雷、斷電保護(hù)、電壓和電流的過(guò)高過(guò)低保護(hù)等功能。若系統(tǒng)掉電，系統(tǒng)支持整機(jī)掉電重啟時(shí)間小于5分鐘。機(jī)框的電源模塊采用1＋1備份的冗余設(shè)計(jì)，確保在一個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，不影響系統(tǒng)的正常工作。

? 容錯(cuò)能力:通過(guò)對(duì)關(guān)鍵軟件資源定時(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)任務(wù)監(jiān)控、存儲(chǔ)保護(hù)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、操作日志信息保存等手段，可有效地防止小軟件故障對(duì)系統(tǒng)所造成的沖擊，提高軟件系統(tǒng)的容錯(cuò)能力（即軟件錯(cuò)誤情況下的自愈能力）。

? 故障監(jiān)視及處理:核心網(wǎng)具備自動(dòng)檢測(cè)與診斷系統(tǒng)軟硬件故障的功能，可對(duì)故障硬件實(shí)施自動(dòng)隔離、倒換、重新啟動(dòng)、重新加載等處理。

? 支持熱補(bǔ)丁:在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，支持對(duì)主機(jī)軟件打熱補(bǔ)丁的功能，可以在不影響系統(tǒng)業(yè)務(wù)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)軟件的動(dòng)態(tài)在線升級(jí)，有利于提高通信服務(wù)質(zhì)量。

3.5.3 系統(tǒng)可靠性指標(biāo)

系統(tǒng)可靠性指標(biāo)如表3所示。

表3 系統(tǒng)可靠性指標(biāo)

3.6 解決方案亮點(diǎn)

3.6.1 抗干擾能力強(qiáng)

干擾檢測(cè):

? 檢測(cè)及時(shí)：最快1ms級(jí)別的檢測(cè)。

? 檢測(cè)全面、精細(xì)：全系統(tǒng)檢測(cè)、系統(tǒng)內(nèi)子帶寬級(jí)（180KHz）的信道監(jiān)測(cè)。

干擾抑制：

? Turbo 糾錯(cuò)編碼。

? HARQ重傳機(jī)制，增加抗干擾能力。

? UL IRC，干擾最小化的合并，有效抑制各類(lèi)干擾。

干擾控制：

? 支持MCS0~MCS28共29階調(diào)度，適應(yīng)更多不同程度的干擾場(chǎng)景。

? MCS自適應(yīng)調(diào)整，有效利用非(弱)干擾資源。

? 下行固定/動(dòng)態(tài)功控；上行開(kāi)環(huán)/閉環(huán)功控算法，避免產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)自干擾。

干擾躲避：

? (上/下行)頻選調(diào)度：根據(jù)每個(gè)終端的信道狀況，優(yōu)先分配干擾小，信號(hào)質(zhì)量高的子帶頻率資源。

? 子帶級(jí)資源分配，避免干擾，有效利用非干擾資源。

? GPS同步，整網(wǎng)同步的上下行獨(dú)立調(diào)度，TDD OFDMA高效全雙工。

3.6.2 覆蓋距離更遠(yuǎn)

eLTE-U的覆蓋距離是Wi-Fi的2~3倍。主要原因是eLTE-U的接收靈敏度相比Wi-Fi高10dB，并且采用了Power boosting技術(shù)。

3.6.3 移動(dòng)性更好

eLTE-U基于蜂窩通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，有完善的切換機(jī)制，切換時(shí)延可以控制在50ms以?xún)?nèi)，不丟包。而且，eLTE-U支持自動(dòng)頻率校正AFC技術(shù)，能夠消除快速移動(dòng)引起的頻率偏移，eLTE-U的功率控制和信號(hào)檢測(cè)更加精細(xì)，適應(yīng)快速移動(dòng)時(shí)信號(hào)的快速變化，尤其適用于地鐵車(chē)地通信等高速移動(dòng)的場(chǎng)景，可以支持160公里/小時(shí)的移動(dòng)速度。

3.6.4 同時(shí)在線用戶(hù)更多

eLTE-U可以支持100個(gè)以上的用戶(hù)，并不會(huì)降低小區(qū)整個(gè)吞吐率速率。LTE 5用戶(hù)小區(qū)吞吐量比WiFi的高93%，傳輸時(shí)延低80%。LTE多用戶(hù)的小區(qū)吞吐量相對(duì)單用戶(hù)基本持平，WiFi隨著用戶(hù)數(shù)增多，小區(qū)吞吐量快速下降。

3.6.5 QoS保障機(jī)制完善

為了滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)類(lèi)型和用戶(hù)等級(jí)對(duì)不同傳輸性能（例如帶寬，優(yōu)先級(jí)，時(shí)延和吞吐量）的要求，eLTE解決方案為用戶(hù)提供端到端QoS保證機(jī)制，確保服務(wù)質(zhì)量合理利用網(wǎng)絡(luò)資源。 eLTE-U QoS保證機(jī)制可以根據(jù)用戶(hù)最大速度，最小速度，傳輸延遲，丟包率和一系列QoS指標(biāo)的服務(wù)要求，確定用戶(hù)特定的QoS等級(jí)。通過(guò)高級(jí)訪問(wèn)控制，無(wú)線資源管理，傳輸資源管理算法確保系統(tǒng)性能，并保證差異化服務(wù)和用戶(hù)的信號(hào)傳輸質(zhì)量。

3.6.6 傳輸時(shí)延更低

傳輸時(shí)延最小20ms。跨小區(qū)切換時(shí)延小于50ms。洋山港項(xiàng)目實(shí)測(cè)，單小區(qū)多用戶(hù)（>60用戶(hù)/小區(qū)）調(diào)度狀況下，單用戶(hù)端到端平均傳輸時(shí)延穩(wěn)定在50ms左右。

4 成功案例

eLTE-U網(wǎng)絡(luò)解決方案已于2017年成功服務(wù)于華為東莞松山湖HUB倉(cāng)自動(dòng)化物流項(xiàng)目，海康機(jī)器人公司基于華為創(chuàng)新的5.8GHz免授權(quán)頻譜eLTE-U無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)方案，為該倉(cāng)庫(kù)提供智能倉(cāng)儲(chǔ)AGV及配套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)7000平方米的自動(dòng)物流運(yùn)輸，大幅度的提高倉(cāng)庫(kù)運(yùn)作效率。

圖8 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置

由華為eLTE-U工業(yè)級(jí)蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、海康智能倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人、機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)（RCS）和智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（iWMS）四大核心模塊組成的智能倉(cāng)儲(chǔ)解決方案，以機(jī)器換人為核心理念，工人只需在工作臺(tái)操作終端進(jìn)行必要的操作，就實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)“貨到人”的先進(jìn)技術(shù)，提升了倉(cāng)庫(kù)整體運(yùn)作效率。

eLTE-U商用組網(wǎng)的另一個(gè)典型案例是上海洋山港四期自動(dòng)化碼頭項(xiàng)目。上海洋山港是我國(guó)最大的集裝箱深水港，洋山港四期項(xiàng)目中，華為公司聯(lián)合振華重工集團(tuán)建設(shè)了覆蓋洋山四期全碼頭的eLTE-U無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)，將港口TOS業(yè)務(wù)系統(tǒng)、集裝箱水平運(yùn)輸系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)等無(wú)縫融合，引入大型AGV集裝箱自動(dòng)化搬運(yùn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集裝箱搬運(yùn)“無(wú)人化”作業(yè)，集裝箱在碼頭的搬運(yùn)全部靠無(wú)人駕駛的大型AGV車(chē)完成。洋山四期碼頭自2017年12月10日商用開(kāi)港以來(lái)，沒(méi)有發(fā)生過(guò)一次因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)問(wèn)題而導(dǎo)致的業(yè)務(wù)停擺，可靠性得到充分檢驗(yàn)和驗(yàn)證，助力洋四碼頭以全球最大的全自動(dòng)化集裝箱碼頭貫徹國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略，并通過(guò)經(jīng)驗(yàn)分享，模式復(fù)制，引領(lǐng)全球全自動(dòng)化碼頭建設(shè)。

圖9 上海洋山港設(shè)備布設(shè)