TD-SCDMA與Femtocell用于礦井通信的對比分析

1、.：.；TD-SCDMA與Femtocell用于礦井通訊的對比分析 ( / : )摘要：文章針對煤炭行業(yè) HYPERLINK t _blank 信息化的開展需求和特點，結合TD-SCDMA和 HYPERLINK t _blank Femtocell的技術特點，對基于Femtocell的礦用 HYPERLINK t _blank 無線通訊系統(tǒng)和基于TD-SCDMA的煤炭專網(wǎng)系統(tǒng)進展分析，闡明了各自的特點，并對其在礦井中的適用性做了對比。對比結果闡明：基于Femtocell的礦用無線通訊系統(tǒng)在技術和實現(xiàn)上具有很多缺乏，而 HYPERLINK t _blank 大唐挪動提出的基于TD-SCDMA的煤

2、炭專網(wǎng)系統(tǒng)從規(guī)劃到實施具有較高的可行性，完全符合煤礦特殊作業(yè)環(huán)境對通訊的需求，是寬廣煤礦企業(yè)首選的礦井無線通訊處理方案。關鍵詞：通訊；TD-SCDMA；Femtocell；礦井 引言隨著 HYPERLINK t _blank 挪動通訊技術迅猛開展， HYPERLINK t _blank G曾經(jīng)在中國大規(guī)模建網(wǎng)并投入商用，可以說公眾挪動通訊 HYPERLINK t _blank 網(wǎng)絡的飛速開展為寬廣人民的生活與任務帶來了全新的體驗與極大的便利。但是相比公網(wǎng)而言，行業(yè)領域的 HYPERLINK t _blank 挪動專網(wǎng)程度曾經(jīng)不能滿足現(xiàn)有行業(yè)運用的開展需求，因此盡快在行業(yè)運用中引入先進的通訊技術

3、，特別是擁有我國自主知識產(chǎn)權的技術顯得日益迫切。近年來，隨著石油資源的緊張、石油價錢的飚升，煤炭行業(yè)的重要性和不可替代性也日益凸現(xiàn)。眾所周知，我國是一個煤炭大國，已探明煤炭存儲量居世界第三，煤炭開采量居世界第一，但是，我國同時也是礦難大國，礦難死亡人數(shù)高居各類行業(yè)平安事故之首，國家平安消費監(jiān)視管理總局公布，年全國煤礦事故發(fā)生起，死亡人，嚴峻的平安消費情勢曾經(jīng)迫使煤炭企業(yè)開場在國家政策的強力支持下尋求煤礦平安消費信息化的處理方案和產(chǎn)品，國家也經(jīng)過各種政策強迫煤炭消費必需走工業(yè)化、信息化結合的道路?；贔emtocell的礦用無線通訊系統(tǒng). FemtocellFemtocell又可稱為毫悄然小區(qū)、

4、家庭 HYPERLINK t _blank 基站，是近年來根據(jù)G開展和挪動 HYPERLINK t _blank 寬帶化趨勢推出的低功率、超小型化挪動基站。它具有個載波，發(fā)射功率為 mW，覆蓋半徑為 m，支持個活動用戶最多可支持個用戶，允許的最大用戶運動速度為 km/h。在地面運用中，F(xiàn)emtocell運用 HYPERLINK t _blank IP協(xié)議，經(jīng)過用戶已有的 HYPERLINK t _blank ADSL、 HYPERLINK t _blank LAN等寬帶電路銜接，遠端由公用 HYPERLINK t _blank 網(wǎng)關實現(xiàn)從IP網(wǎng)到挪動網(wǎng)的 HYPERLINK t _blank

5、聯(lián)通，可為用戶提供語音及 HYPERLINK t _blank 數(shù)據(jù)通訊效力。Femtocell的大小與ADSL調制解調器類似，具有安裝方便、自動配置、自動網(wǎng)規(guī)、即插即用的特點，是蜂窩網(wǎng)絡處理 HYPERLINK t _blank 室內覆蓋問題的一個重要手段。目前，F(xiàn)emtocell有適用于 HYPERLINK t _blank CDMA、 HYPERLINK t _blank GSM、 HYPERLINK t _blank UMTS的各種規(guī)范和支持G、.G、G的產(chǎn)品，其制式、頻段與 HYPERLINK t _blank 運營商現(xiàn)有基站一樣， HYPERLINK t _blank 手機等挪動終

6、端可以與地面挪動通訊網(wǎng)絡通用。. 系統(tǒng)構造最初Femtocell是被設計為運用在家庭環(huán)境中的消費電子產(chǎn)品，隨著對Femtocell技術研討的深化，人們發(fā)現(xiàn)Femtocell的潛力不僅僅是只在家中運用。由于它的大小與ADSL調制解調器類似，發(fā)射功率小，具有安裝方便、自動配置、即插即用等特點，人們開場思索將它運用在煤炭、石油等行業(yè)領域，并提出了基于Femtocell的礦用無線通訊系統(tǒng)?；贔emtocell的礦用CDMA無線通訊系統(tǒng)構造如下圖：圖 基于Femtocell的礦用 HYPERLINK t _blank WCDMA無線通訊系統(tǒng)構造Fig Wireless Communication Sy

7、stem Structure of Mine WCDMA based on Femtocell基于Femtocell的礦用WCDMA無線通訊系統(tǒng)采用現(xiàn)有的IP傳輸，F(xiàn)emtocell經(jīng)過工業(yè) HYPERLINK t _blank 以太網(wǎng)與地面主系統(tǒng)相連，井下通訊的網(wǎng)絡架構可采用規(guī)范的Femto網(wǎng)絡架構實現(xiàn)井下、井上通訊的結合，傳輸運用礦區(qū)曾經(jīng)部署的井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。Femtocell包含了Node B即挪動基站，普通由控制子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、 HYPERLINK t _blank 射頻子系統(tǒng)、中頻/基帶子系統(tǒng)、天饋子系統(tǒng)等部分組成和RNC的功能，它經(jīng)過Uu接口與UE通訊；同時經(jīng)過Iuh接口經(jīng)礦

8、區(qū)寬帶 HYPERLINK t _blank 承載網(wǎng)與Femtocell網(wǎng)關相連，然后經(jīng)過Iu接口銜接到中心網(wǎng)絡中心網(wǎng)包括挪動交換中心MSC和用戶歸屬位置存放器HLR等,其主要作用是整個呼叫 HYPERLINK t _blank 信令控制和承載建立)，中心網(wǎng)絡采用的是現(xiàn)網(wǎng)中心網(wǎng)。.系統(tǒng)分析無線干擾問題與傳統(tǒng)基站相比，F(xiàn)emtocell具有個載波，發(fā)射功率為 mW，覆蓋半徑也相應較小，普通為m，最多可支持個活動用戶，因此，在井下Femtocell的部署數(shù)量不是一個小數(shù)目，尤其是在井下人員較多的大中型煤礦。需求留意的是，無線頻譜是有限的，當運用Femtocell的數(shù)量比較多之后，網(wǎng)絡管理的復雜度會

9、隨著添加，F(xiàn)emtocell之間的信號干擾就有能夠變大，如何降低相互之間的無線干擾是需求繼續(xù)討論的問題。同步問題同步問題也是基于Femtocell的礦用無線通訊系統(tǒng)不可忽略和防止的問題，尤其是在國內環(huán)境下，F(xiàn)emtocell同步是一個挑戰(zhàn)，目前Femtocell和網(wǎng)絡的同步主要是用 HYPERLINK t _blank GPS同步，在很多場景下沒有方法獲得足夠多的GPS信號。在國內，礦井的平均深度超越米，最大井深超越米，在礦井中，幾乎不能夠獲得GPS信號，基于此，必需求尋求不依賴于GPS的替代方式，F(xiàn)emtocell才可以真正實現(xiàn)用戶安裝即插即用。切換問題目前Femtocell還無法實現(xiàn)網(wǎng)絡優(yōu)

10、選，在手機進入Femtocell區(qū)域時無法切換進去，出來時又無法切換到宏網(wǎng)絡。Femtocell用在礦井中，延續(xù)大面積覆蓋的情況下需求用多個Femtocell進展覆蓋，這時候需求思索手機從Femtocell到Femtocell之間的切換。由于Femtocell的容量很有限，尤其是在大中型煤礦企業(yè)這樣的大面積延續(xù)覆蓋場景下，所需求的Femtocell的數(shù)量不是一個小數(shù)目，而且一個Femtocell的覆蓋半徑只需m，在通話或做其他業(yè)務時，很容易從一個Femtocell的覆蓋區(qū)域進入另一個Femtocell的覆蓋區(qū)域，這種Femtocell之間的頻繁切換也會帶來通話質量以及穩(wěn)定性等方面的問題。Fem

11、tocell網(wǎng)絡架構的平安問題運用過 HYPERLINK t _blank WIFI的用戶都有這樣的體驗，假設不設置任何密碼，WIFI銜接很容易被其他人盜用。當一個用戶在家里經(jīng)過WIFI HYPERLINK t _blank 路由器上網(wǎng)，樓上的鄰居也可以毫無妨礙的運用這個WIFI銜接上網(wǎng)。和WIFI一樣，F(xiàn)emtocell也存在信號泄露的問題，因此Femtocell必需保證未授權的用戶無法運用Femtocell的信號進展業(yè)務。擁有Femtocell的用戶等于擁有了一個可以銜接到運營商中心網(wǎng)的設備，這在過去是不能夠的，F(xiàn)emtocell網(wǎng)絡架構必需保證用戶無法利用Femtocell作為攻擊運營商

12、中心網(wǎng)的工具。Femtocell終端尚未得到 HYPERLINK t _blank 工信部認可和銷售答應發(fā)放Femtocell在中國實現(xiàn)大規(guī)模商用還存在著眾多很嚴重的問題，由于Femtocell終端尚未得到工信部認可和銷售答應發(fā)放，從國外引進Femtocell就只能是以實驗為名進口，但這樣一次最多就能購買臺，而且即使 HYPERLINK t _blank 測試勝利也沒方法賣給消費者，這也是運營商規(guī)劃Femtocell所面臨的重要問題。Femtocell的 HYPERLINK t _blank GPP規(guī)范架構確實定滯后于各個廠商的產(chǎn)品實現(xiàn)。也就是說各個廠商的產(chǎn)品在規(guī)范規(guī)范出現(xiàn)之前就曾經(jīng)趨于成熟了

13、，因此，其中的很多接口是基于私有的協(xié)議。目前正式商用Femtocell的運營商也沒有部署基于規(guī)范的Iuh接口，政府相關部門也沒有指定行業(yè)規(guī)范的測試規(guī)范，測實驗證任務也不夠深化。因此，基于Femtocell網(wǎng)絡架構的規(guī)范化任務還有待進一步提升。Femtocell產(chǎn)業(yè)鏈薄弱，限制運用市場開展從目前市場上來看，除了運營商提及的少數(shù)的幾個效力，以及設備供應商提供的一些基站產(chǎn)品外，很少能看到如WIFI產(chǎn)業(yè)鏈中那么全面的產(chǎn)品，而過于單一的產(chǎn)品線也將導致用戶對Femtocell技術的熱情有所降低。更重要的是，由于產(chǎn)品的缺乏，直接導致了運用市場的停滯不前，運營商的業(yè)務難以得到更好的推行，更別提商業(yè)方式能有所創(chuàng)

14、新了。 基于TD-SCDMA的煤炭專網(wǎng)處理方案煤炭等國家敏感行業(yè)對通訊的平安性、嚴密性、可靠性決議了具有自主知識產(chǎn)權的TD-SCDMA在煤炭行業(yè)運用時得天獨厚的生命力！TD-SCDMA技術運用于煤炭行業(yè)，一方面可以煤炭行業(yè)的建立及開展保駕護航，也可進一步加強TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的實力，促進TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈上各個環(huán)節(jié)領域的開展，還可進一步提升TD-SCDMA的技術價值，為今后 HYPERLINK t _blank TDD系統(tǒng)的開展，TD-SCDMA向國外的拓展奠定更加堅實的根底！是對黨中央提出的“經(jīng)過技術創(chuàng)新開展經(jīng)濟的詳細踐行。. 方案總體架構憑仗TD-SCDMA領域的中心優(yōu)勢，大唐挪動積

15、極探求TD在各行業(yè)領域的運用，率先開發(fā)出適用于煤炭、油田、核電、風電、人防、特通等多個行業(yè)信息化運用的小型化TD-SCDMA企業(yè)專網(wǎng)系統(tǒng)TDeNTD-SCDMA Enterprise Network，TD-SCDMA企業(yè)專網(wǎng)，該系統(tǒng)可充分滿足行業(yè)用戶的消費與生活需求，深度推進工業(yè)化與信息化的相互 HYPERLINK t _blank 交融，TDeN具有綜合性業(yè)務通訊網(wǎng)、組網(wǎng)靈敏，業(yè)務擴展才干強、多點互聯(lián)和自在 HYPERLINK t _blank 遨游才干、順應多種企業(yè)運轉環(huán)境并具有良好的兼容性以及高可靠性和高平安性的特點。該方案的總體構造如下圖：圖 TD-SCDMA專網(wǎng)拓撲圖Fig TD-S

16、CDMA Enterprise Network Topology. 方案特性系統(tǒng)主設備闡明TDR： HYPERLINK t _blank 綜合接入控制設備，主要完成用戶業(yè)務的接入與綜合處置；TDR采用小型化的設計原那么，將基站控制器、基帶處置部分、分組業(yè)務中心網(wǎng)功能進展 HYPERLINK t _blank 整合，更適用于企業(yè)用戶的需求，減少了設備的建網(wǎng)本錢。TDS：交換調度機，主要集成了TD-SCDMA公網(wǎng)中中心網(wǎng)CS域的MSC server的功能，同時具有交換和調度的功能，最大支持用戶。TDU：井下本安型基站，主要完成井下網(wǎng)絡的覆蓋。TDU運用本安型電路設計，具備防爆、低功耗、低熱量、高可

17、靠性的特性。TDU：井上室內型基站，用于井上室內網(wǎng)絡覆蓋，提供穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)業(yè)務；最大拉遠間隔 km，具備高效率、構造緊湊的特性。TDU：井上礦用基站，主要完成地面室外網(wǎng)絡覆蓋；TDU利用 HYPERLINK t _blank 光纖拉遠的運用優(yōu)勢，充分思索了用戶在業(yè)務、容量、覆蓋、傳輸、電源、安裝、維護等方面的需求，采用一體化的設計，集成度高，并可實現(xiàn)遠端獨立覆蓋，從而節(jié)省了站址資源。系統(tǒng)性能支持的CS話務量：Erl；支持的PS吞吐量：M；井下支持載波，支持個語音用戶；井下可銜接個TDU；井下基站為本安型設計；井下設備全部采用 HYPERLINK t _blank 光纜銜接，不涉及任何 HY

18、PERLINK t _blank 電信號，平安可靠，不會有打火的危險。該系統(tǒng)支持.K實時語音業(yè)務，支持 HYPERLINK t _blank HSDPA/HSUPA，可經(jīng)過調度臺同時處理煤礦井上、井下的通訊問題，到達縱向調度靈敏可靠，礦區(qū)內外通訊暢通無阻，不僅能滿足日常平安消費的通訊需求，而且可以保證在自然災禍和礦井事故發(fā)生時進展應急指揮通訊。該專網(wǎng)系統(tǒng)可大可小，根據(jù)不同的場景需求可靈敏進展定制，適用于小型煤礦、大中型煤礦以及多礦等煤礦企業(yè)。. 方案分析基于TD-SCDMA的煤炭專網(wǎng)系統(tǒng)是大唐挪動專門針對煤炭通訊環(huán)境設計開發(fā)的挪動專 HYPERLINK t _blank 網(wǎng)通訊系統(tǒng)，具有如下特

19、征：技術的先進性TD采用的是時分雙工的接入方式，是擁有我國自主知識產(chǎn)權的G國際通訊規(guī)范，是獲得國際電信聯(lián)盟 HYPERLINK t _blank ITU同意的主流規(guī)范。TD-SCDMA提供了先進、主流的通訊技術，其高話質、高帶寬數(shù)據(jù)才干、優(yōu)良的無線特性，使得礦用通訊與調度系統(tǒng)更加完善。與公網(wǎng)技術同源 HYPERLINK t _blank 中國挪動網(wǎng)絡的充分驗證和錘煉，確保系統(tǒng)性能充分穩(wěn)定，到達電信運營級規(guī)范；同源技術，使得煤炭專網(wǎng)搭載中國挪動公網(wǎng)，得到長期優(yōu)化和開展；與公網(wǎng)同步，使得TD-SCDMA產(chǎn)品可以成為真正意義上的群眾產(chǎn)品，本錢大大降低，可為專網(wǎng)用戶提供價廉物優(yōu)的設備。強大的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟從

20、終端芯片到主設備，從儀器儀表到業(yè)務運用，TD擁有強大的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟后盾；而 HYPERLINK t _blank 大唐也是國資委直接納轄下的優(yōu)勢品牌，可確保客戶的投資得到長期保證，專網(wǎng)后續(xù)的開展與技術演進可獲得強力支持。綜合性業(yè)務通訊網(wǎng)TDeN支持豐富的業(yè)務類型：高質量的語音業(yè)務、多方通話、 HYPERLINK t _blank 可視、點對點 HYPERLINK t _blank 短信、短信群發(fā)、 HYPERLINK t _blank 數(shù)字集群調度、視頻監(jiān)控、可與公網(wǎng)互連互通、有線和無線可一致調度以及其他數(shù)據(jù)業(yè)務。組網(wǎng)靈敏，業(yè)務拓展才干強 HYPERLINK t _blank 頻譜利用率高，覆蓋范

21、圍廣，網(wǎng)絡規(guī)劃與維護簡單；設備小型化，采用G網(wǎng)絡部署主流方案光纖拉遠分布式基站技術，專網(wǎng)系統(tǒng)可大可小，根據(jù)不同的場景需求可靈敏進展定制，組網(wǎng)靈敏；開放的系統(tǒng)平臺提供免費的上層運用接口，便于業(yè)務擴展。高可靠性和高平安性井下設備無需電源的光纖信號傳輸方式，帶寬高、間隔 遠、造價低、更平安、網(wǎng)絡建立更加靈敏、便利；依從國際一流通訊規(guī)范，擁有高可靠性和平安性，井下設備基站完全符合煤炭行業(yè)的本質平安規(guī)范，進一步滿足煤炭平安消費的特殊要求，專網(wǎng)產(chǎn)品采用熱備份或負荷分擔等冗余設計方式，確保到達電信級設備的要求。 對比分析以下將從井下無線通訊系統(tǒng)的幾個關注點對兩種系統(tǒng)方案進展對比分析：電氣防爆：基于TD-SCDMA的煤炭專網(wǎng)系統(tǒng)的井下設備基站完全符合煤炭行業(yè)的本質平安規(guī)范，滿足煤炭平安消費的特殊要求；而基于Femtocell的礦用無線通訊系統(tǒng)并不能保證井下設備的電氣防爆性能，平安性還有待于進一步提升。發(fā)射功率：兩種方案井下設備的發(fā)射功率都較小，以到達本質平安防爆要求。設備小型化：TDR體積小、分量輕，可方便地安裝在建筑物的室內墻體上、寸規(guī)范機柜內，可直接安裝于室內環(huán)境實現(xiàn)低本錢快速部署；而Femtocell需求