礦山行業(yè)應(yīng)用WCDMA無(wú)線通訊技術(shù)可行性分析V1.0.1

1、礦山行業(yè)應(yīng)用 WCDM無(wú)線通訊技術(shù)可行性分析1. 礦山行業(yè)無(wú)線通訊現(xiàn)狀隨著國(guó)家對(duì)礦山安全生產(chǎn)的日益重視，礦山企業(yè)對(duì)通信的安全性、便捷性、可靠性、實(shí)用性的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。但是由于礦山主要作業(yè)面廣闊，作業(yè)點(diǎn)分散，而巷道數(shù)量增加和分布也越來(lái)越復(fù)雜。所以在多工序、多環(huán)節(jié)、多地點(diǎn)地分層立體交叉的作業(yè)模式下，井下通訊系統(tǒng)的不便，在限制了作業(yè)效率進(jìn)一步提高的同時(shí)，也造成了一系列安全隱患。在此背景下，將先進(jìn)的無(wú)線技術(shù)應(yīng)用于井下和井上的無(wú)線調(diào)度和行政通信、并與固定電話方式的調(diào)度、行政通信系統(tǒng)合而為一，實(shí)現(xiàn)通信的移動(dòng)化、一體化、業(yè) 務(wù)的多樣化，成為礦山企業(yè)信息系統(tǒng)現(xiàn)代化建設(shè)的中心內(nèi)容。目前市場(chǎng)上礦用無(wú)線通信技術(shù)占

2、據(jù)主流地位的主要有：PHS無(wú)線通信系統(tǒng)（小靈通）、WIFI無(wú)線通信系統(tǒng)、TD-SCDMAc線通信系統(tǒng)、WCDM無(wú)線通信系統(tǒng)。1）PHS無(wú)線通信系統(tǒng)（小靈通）PHS無(wú)線通信系統(tǒng)（小靈通）作為我國(guó)第一個(gè)煤礦無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是目前我國(guó)煤礦電力石化等工業(yè)移動(dòng)生產(chǎn)與調(diào)度通訊市場(chǎng)中應(yīng)用范圍最廣的無(wú)線專網(wǎng)通信解決方案。PHS小靈通具有語(yǔ)音通話質(zhì)量好、規(guī)模組網(wǎng)通信規(guī)范、移動(dòng)切換呼通率高、施工與維護(hù)成本低、產(chǎn)品綠色環(huán)保安全、系統(tǒng)增值業(yè)務(wù)豐 富等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，特別是其無(wú)線微蜂窩基站井下分布式組網(wǎng)覆蓋、手機(jī)/固話混合通訊調(diào)度、終端錳酸鋰電池超長(zhǎng)待機(jī)等先進(jìn)的技術(shù)理念，都成為了后來(lái)出現(xiàn)的礦井無(wú)線通信技術(shù)的行業(yè)指導(dǎo)性規(guī)范，

3、對(duì)煤礦無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展起到了創(chuàng)始奠基作用。但是PHS存在單基站信道少、系統(tǒng)無(wú)法與煤礦光纖環(huán)網(wǎng)互聯(lián)互通、寬帶數(shù)據(jù)接入能力薄弱等缺陷，同時(shí)由于國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，2009年2月政府主管部門(mén)已明確要求所有 1900-1920MHZ頻段無(wú)線接入系統(tǒng)在 2011年底前完成清頻退網(wǎng)工作，以確保不對(duì) 1880-1900MHZ頻段TD-SCDM療統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾。目前所 有生產(chǎn)廠家都停止生產(chǎn)，設(shè)備及板卡無(wú)法買(mǎi)到，對(duì)今后維護(hù)及故障處理造成最大困難。2）WIFI無(wú)線通信系統(tǒng)WIFI是在小靈通退網(wǎng)后涌入煤礦的眾多專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)之一，WIFI屬于國(guó)際電信聯(lián)盟ITU規(guī)定的短距無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)接入標(biāo)準(zhǔn)，即：IEEE 802.11

4、，全稱 Wireless Fidelity ，使用2.4GHz附近頻段，具有覆蓋范圍廣、傳輸速度高、布網(wǎng)成本低等特點(diǎn)。礦井WIFI具有單基站語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道多、支持煤礦光纖環(huán)網(wǎng)對(duì)接、無(wú)線微蜂窩AP分布式組網(wǎng)、支持寬帶數(shù)據(jù)接入等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，特別是其多網(wǎng)合一與IP融合技術(shù)代表了未來(lái)礦山統(tǒng)一通信的發(fā)展方向。但是 WIFI 技術(shù)本身不支持移動(dòng)語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)， 依賴數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)音的傳輸， 而 WiFi 傳輸帶寬隨環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，帶寬越小，時(shí)延越大，因此通話質(zhì)量無(wú)法保障。加上沒(méi)有嚴(yán)格的同步機(jī)制，又加大了通話時(shí) 延，嚴(yán)重影響通話質(zhì)量。并且 WIFI 不具備移動(dòng)通信所必需的完善的空口同步機(jī)制與可靠的移動(dòng)漫游切 換技術(shù)，在

5、井下通訊應(yīng)用過(guò)程中，特別是在手機(jī)移動(dòng)或組呼群呼時(shí)， WIFI 終端通話漫游與跨基站成功 率僅為 50%，而由于缺少移動(dòng)通信所必需的空口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范，因此， WIFI 不具備大規(guī)模多基站的通信組網(wǎng)能力和相應(yīng)的通信理論基礎(chǔ)。最重要的是 WIFI大功率AP所在2400MHz頻段和其DSSS直序擴(kuò)頻的調(diào)制方式，決定了 WIFI信號(hào)沒(méi) 有任何空間繞射、 透射能力， 且無(wú)線電輻射衰落劇烈， 對(duì)于礦山企業(yè)復(fù)雜的工作面環(huán)境不能進(jìn)行有效覆 蓋，最終無(wú)法滿足用戶井上井下可靠通訊的需求。所以目前礦井WIFI 實(shí)用效果參差不齊，產(chǎn)品服務(wù)混亂不堪，技術(shù)改造升級(jí)嚴(yán)重滯后，無(wú)法長(zhǎng)期持續(xù)跟蹤煤礦通信行業(yè)發(fā)展，

6、這些都是未來(lái)礦井WIFI 面臨的最大挑戰(zhàn)。3) TD-SCDMA6線通信系統(tǒng)中國(guó)第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)過(guò)十年飛速發(fā)展，中國(guó)聯(lián)通的 WCDMA中國(guó)電信的CDMA2000中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMAE個(gè)3G標(biāo)準(zhǔn)在中國(guó)市場(chǎng)上的殘酷競(jìng)爭(zhēng)，隨著2013年國(guó)家工業(yè)信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了未來(lái)重點(diǎn)投資LTE-4G第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)與試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)而落下帷幕。TD-SCDMA手機(jī)已逐漸銷(xiāo)聲匿跡，而此時(shí)中國(guó)聯(lián)通的 WCDM用戶數(shù)量已經(jīng)占據(jù)了國(guó)內(nèi) 3G市場(chǎng)70%的份額。TD-SCDMA術(shù)是ITU發(fā)布的第 三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一。TD-SCDMA的特點(diǎn)是上下行同頻段，通過(guò)時(shí)隙配置為上下行信道提供無(wú)線承載。TD-S

7、CDMA可支持速率從8kbps到2Mbps的語(yǔ)音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的 3G業(yè)務(wù)。目前TD-SCDM礦用通信系統(tǒng)采用 BBU+RR拉遠(yuǎn)方式，BBU部署在地面，RRU乍為井下無(wú)線站點(diǎn)部署 在井下，地面與井下采用私有的 Ir 接口，必須使用裸光纖，無(wú)法直接使用井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。這樣， 就需要重新拉光纖， 重新部署傳輸網(wǎng)，增大了施工復(fù)雜度，施工成本。 另外不便于隨著巷道的延伸進(jìn)行 擴(kuò)容，維護(hù)成本也隨之增高。并且井下基站與BBU通過(guò)多個(gè)RRU級(jí)聯(lián)方式連接，當(dāng)BBU出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)無(wú)法工作，或者某個(gè)中間RRU故障，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)鏈上的 RRU無(wú)法工作。TD-SCDMA除在中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)規(guī)模應(yīng)用，在日本軟銀有小規(guī)

8、模應(yīng)用，全球其他國(guó)家無(wú)應(yīng)用。終端解 決方案廠商集中在聯(lián)芯， T3G,展訊等公司，數(shù)據(jù)終端少，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)人員、軟硬件資源都將隨著 國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的轉(zhuǎn)型迅速流失殆盡，這就為T(mén)D-SCDMA技術(shù)長(zhǎng)期跟蹤煤礦通信市場(chǎng)發(fā)展與可持續(xù)產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)帶來(lái)了重大隱患。4) WCDM無(wú)線通信系統(tǒng)WCDM技術(shù)是ITU正式發(fā)布的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一，它得到了 CWTS 3GPP的全面支持，通過(guò)10多年的發(fā)展和7年的商用，使其成為目前世界上最成熟的3G技術(shù)。WCDM集 CDMAFDMA 技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一體、系統(tǒng)容量大、抗干擾能力強(qiáng)的移動(dòng)通信技術(shù)。WCDM發(fā)展空間較大，技術(shù)成熟性最佳,所呈現(xiàn)的先進(jìn)的移動(dòng)無(wú)線系

9、統(tǒng)是有較高的擴(kuò)頻增益。因此，WCDM在提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面，與3G其他技術(shù)相比，具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，可支持語(yǔ)音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的3G業(yè)務(wù)。WCDM是異步網(wǎng)絡(luò)，WCDM的網(wǎng)絡(luò)在許多環(huán)境下更易于部署，即使在礦井中GPS信號(hào)無(wú)法到達(dá)的地方也能安裝基站，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)縫覆蓋。而應(yīng)用于礦山的WCDM為基于微基站的礦用無(wú)線通信系統(tǒng)，每一個(gè)站點(diǎn)就是一個(gè)獨(dú)立的基站， 支持即插即用。 傳輸采用 IP 方式， 可接入以太環(huán)網(wǎng) , 支持光口或電口等 多種方式。 并且隨著巷道的延伸，可以通過(guò)直接增加基站實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，大幅降低了工程復(fù)雜度、施工成本和擴(kuò)容維護(hù)成本。更重要的是基于微基站的 WCDM礦用無(wú)線通信系統(tǒng)在傳輸鏈路被切斷的情

10、況下，基站支持自組網(wǎng)， 通過(guò)無(wú)線方式和其他基站以及地面設(shè)備建立傳輸鏈路，確保正常提供服務(wù)。 在發(fā)生事故情況下，為人員救助提供了通信保障。 另外WCDM煤炭無(wú)線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備起源于公網(wǎng)，公網(wǎng)先進(jìn)的技術(shù)升級(jí)可方便的移值到煤炭通信系統(tǒng)中，而WCDM在公網(wǎng)的大量應(yīng)用使得其產(chǎn)業(yè)鏈相當(dāng)成熟，確保系統(tǒng)特別是終端的普及和低成本， 并且能保證煤炭無(wú)線通信系統(tǒng)技術(shù)的先進(jìn)性， 不會(huì)造成類(lèi)似小靈通的技術(shù) 無(wú)法升級(jí)以及 WIFI 的無(wú)法演進(jìn)的情況。由上述分析可知， WCDM技術(shù)作為商用最早、運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)最多和數(shù)據(jù)速率最高的3G技術(shù)，其系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)鏈成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，是目前最適合礦山企業(yè)的井下無(wú)線通信系統(tǒng)，能

11、夠很好地 滿足煤炭企業(yè)新型通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)的需求和建設(shè)目標(biāo)。另外，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，4G 無(wú)線通信系統(tǒng)LTE也開(kāi)始進(jìn)入礦山無(wú)線專網(wǎng)中，并已開(kāi)展積極的應(yīng)用探索。2. 面向行業(yè)的 WCDM技術(shù)分析2.1. WCDM系統(tǒng)組成面向礦山行業(yè)的 WCDM礦用無(wú)線通信系統(tǒng)主要由集綜合系統(tǒng)交換與調(diào)度于一體的融合智能交換機(jī)、 接入網(wǎng)關(guān)、本質(zhì)安全型基站、不同種類(lèi)的終端等組成，如震有3G礦用企業(yè)級(jí)微站系統(tǒng)采用扁平化全I(xiàn)P架構(gòu)，有效減少了網(wǎng)元數(shù)目，并針對(duì)礦山應(yīng)用的特殊需求，對(duì)整機(jī)功耗、發(fā)射功率、回傳網(wǎng)等網(wǎng)元進(jìn)行 了優(yōu)化；有效的解決了礦下連續(xù)覆蓋及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆Ｆ渚W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下：PSTN整個(gè)系統(tǒng)包括基站、接入網(wǎng)關(guān)

12、和核心網(wǎng)三個(gè)主要網(wǎng)元，其中：基站：企業(yè)級(jí)微站，無(wú)線接入子系統(tǒng)；支持WCDM標(biāo)準(zhǔn)空中接口協(xié)議，支持語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)、切換等業(yè)務(wù)。接入智能網(wǎng)關(guān)：位于WCDM基站和核心網(wǎng)之間，負(fù)責(zé)對(duì)基站側(cè)的信令和數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚和分發(fā)，核心網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)Iu接口；同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)基站用戶的注冊(cè)和接入控制等。核心網(wǎng)：融合通信網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電路、數(shù)據(jù)雙域功能；支持基于IP的標(biāo)準(zhǔn)Iu接口，支持語(yǔ)音編解碼、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、短信、上網(wǎng)、以及移動(dòng)性管理等業(yè)務(wù)， 可作為接入PSTN PLMN網(wǎng)關(guān)，同時(shí)可以作為 RNC設(shè)備接入MSC另外，同傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)商基站設(shè)備相比，震有科技的企業(yè)級(jí)微站系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)扁平化，基站集成了 NodeB和RNC功能：信令的

13、處理集中在基站，信令交互少，時(shí)延??；并有 效的減少了網(wǎng)元數(shù)目、組網(wǎng)方式簡(jiǎn)單；硬件平臺(tái)化，同一個(gè)硬件平臺(tái)支持WCDMATDD-LTE FDD-LTE等多種制式；軟件模塊化：上層軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，最大化的實(shí)現(xiàn)軟件模塊復(fù)用，極大縮短了新系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期。2.2. WCDM技術(shù)優(yōu)勢(shì)1) 語(yǔ)音視頻數(shù)據(jù)同傳業(yè)務(wù)帶寬高WCDM空 口業(yè)務(wù)帶寬為上行可達(dá)5.7M/下行可達(dá)14.4M，是小靈通的5倍，TD-SCDMA勺4倍；WCDMA基站可同時(shí)接入 32路手機(jī)話路，是 WIFI的2倍，是小靈通的10倍。2) 組網(wǎng)簡(jiǎn)單、快速建網(wǎng)微基站集成基站控制器 RNC及基站的基帶與射頻部分，接口采用全I(xiàn)P協(xié)議棧模型，可充分利用井

14、避免重復(fù)投資、減少施工難下的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，不需要單獨(dú)為礦用無(wú)線通信調(diào)度系統(tǒng)部署單獨(dú)的光纜, 度。井下基站小型化、安裝簡(jiǎn)單、即插即用、施工便捷。3) 覆蓋距離遠(yuǎn)根據(jù)煤礦巷道空間直線覆蓋與礦道交叉分叉組網(wǎng)通信特點(diǎn)，震有科技WCDM微基站實(shí)現(xiàn)了基站雙天線全雙工雙向覆蓋， 在200mW天線狀態(tài)下，用增益為 14dBi的板狀天線，無(wú)遮擋實(shí)際測(cè)試，1000m處手 機(jī)接入正常，通話正常，接通率100% 可實(shí)現(xiàn)視頻通話；1300m處接通率為 96% 1500m處有80%左右的接通率。是TD-SCDMA勺2倍，小靈通的4倍，WIFI的6倍，不僅成倍提高了礦井基站覆蓋范圍，而 且減少了井下布網(wǎng)施工難度。4) 抗毀

15、性網(wǎng)絡(luò)在傳輸鏈路被切斷的情況下，WCDM基站支持自組網(wǎng)，通過(guò)無(wú)線方式和其他基站以及地面設(shè)備建立傳輸鏈路，確保正常提供服務(wù)。在發(fā)生礦難情況下，為人員救助提供了通信保障。5) 高安全性WCDM一方面支持強(qiáng)大的雙向鑒權(quán)和加密、完整性保護(hù)機(jī)制，另一方面使用的是3G無(wú)線通信專用頻段，是最安全的 3G網(wǎng)絡(luò)。并且針對(duì)礦山井下特殊環(huán)境，基站本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)，設(shè)備安全。6) 業(yè)務(wù)豐富WCDM礦用無(wú)線通信系統(tǒng)不僅僅支持基本的語(yǔ)音、短信業(yè)務(wù)，而且基于WCDM的高帶寬特性，可靈活承載移動(dòng)辦公，生產(chǎn)巡檢等各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，提供業(yè)界獨(dú)特的短信調(diào)度應(yīng)用， 并且可根據(jù)現(xiàn)代化礦山的 特點(diǎn)，靈活定制適應(yīng)于礦山安全生產(chǎn)的多種業(yè)務(wù)。7)

16、公網(wǎng)級(jí)聯(lián)WCDMA系統(tǒng)可以組建獨(dú)立的無(wú)線通信系統(tǒng)，在專網(wǎng)內(nèi)多點(diǎn)互聯(lián)組網(wǎng)，提供各種業(yè)務(wù).同時(shí)，震有科技的WCDM系統(tǒng)也可以將核心網(wǎng) MSC!過(guò)RANAP協(xié)議接入公網(wǎng)MSC使得礦山的WCDM無(wú)線通信系統(tǒng)接 入到聯(lián)通的公網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營(yíng)商聯(lián)建部署“寬聯(lián)礦山”方案，手機(jī)可以在井下私網(wǎng)和井上聯(lián)通公網(wǎng)無(wú)需換卡同時(shí)使用，真正實(shí)現(xiàn)了一機(jī)雙網(wǎng)與公私無(wú)縫漫游切換。8) 兼容性強(qiáng)WCDM礦用無(wú)線通信系統(tǒng)可以和不同制造商生產(chǎn)的公網(wǎng)模式的W終端兼容，產(chǎn)品豐富而價(jià)格實(shí)惠。并且微基站結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)潔，造型小巧，設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，極大的降低系統(tǒng)的建網(wǎng)成本。9) 保護(hù)客戶投資WCDM網(wǎng)絡(luò)是全球部署最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)，也是全球產(chǎn)業(yè)鏈最

17、為完整的3G無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)，完整的產(chǎn)業(yè)鏈確保 WCDM技術(shù)作為移動(dòng)通信的主流技術(shù)會(huì)長(zhǎng)期發(fā)展， 不會(huì)產(chǎn)業(yè)鏈斷鏈，客戶的投資能夠得到 長(zhǎng)期的保證。3. LTE技術(shù)發(fā)展探討LTE,商業(yè)宣傳上通常被稱作 4G LTE,是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像的技術(shù)產(chǎn)品，其圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視相近。4G系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以100 Mb /s的速度下載文件，上傳速度也可達(dá)50 Mb/s,能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。目前已在國(guó)內(nèi)共在15個(gè)城市建設(shè)了TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)，其中寧波、杭州、深圳、廣州、南京等實(shí)現(xiàn)了主要城區(qū)全覆蓋并開(kāi)始規(guī)模4G體驗(yàn)，3.1. LTE技術(shù)優(yōu)勢(shì)LTE(Long Ter

18、m Evolution)項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDR和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。與3G相比，LTE具有如下技術(shù)特征：(1) 通信速率有了提高，下行峰值速率為100Mbpss上行為50Mbp&(2) 提高了頻譜效率，下行鏈路5(bit/s)/Hz , (3-4倍于R6HSDPA)上行鏈路2.5(bit/s)/Hz ，是R6HSU-PA2-3 倍。(3) 以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上將基于分組交換。(4) QoS保證，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的QoS機(jī)制，保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)(如VoIP)的

19、服務(wù)質(zhì)量。(5) 系統(tǒng)部署靈活，能夠支持1.25MHz-20MHz間的多種系統(tǒng)帶寬，并支持“ paired ”和“ unpaired ”的頻譜分配。保證了將來(lái)在系統(tǒng)部署上的靈活性。(6) 降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)延：子幀長(zhǎng)度0.5ms和0.675ms，解決了向下兼容的問(wèn)題并降低了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，時(shí)延可達(dá) U-plan<5ms , C-plan<100ms。(7) 增加了小區(qū)邊界比特速率，在保持目前基站位置不變的情況下增加小區(qū)邊界比特速率。如MBMS多媒體廣播和組播業(yè)務(wù))在小區(qū)邊界可提供 1bit/s/Hz 的數(shù)據(jù)速率。(8) 強(qiáng)調(diào)向下兼容，支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作。與3G相

20、比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在：高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。3.2. LTE運(yùn)營(yíng)商組網(wǎng)目前中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商均已經(jīng)開(kāi)始LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)商 TD-LTE系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，包括終端UE無(wú)線接入微基站子系統(tǒng)，增強(qiáng)的數(shù)據(jù)核心子系統(tǒng)EPC(MME SGW，PGW PCRF,統(tǒng)一歸屬用戶服務(wù)器HSS取消了 3G網(wǎng)絡(luò)中的CS域 MSC-Server, MGW兩個(gè)物理網(wǎng)元。系統(tǒng)組網(wǎng)圖如下:I TE .J Idi(1) MME Mobility ManagementEntity,MME是一個(gè)信令實(shí)體，主要負(fù)責(zé)移動(dòng)性管理、承載管理、用戶的鑒權(quán)認(rèn)證、SGV和PGW勺選擇等功能；(2)

21、 SGW: Serving GW , SGV終結(jié)和E-UTRAN的接口，主要負(fù)責(zé)用戶面處理，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，支持 3GPF不同接入技術(shù)的切換，發(fā)生切換時(shí)作為用戶面的錨點(diǎn)；(3) PGW: PDN Gateway ( Packet Data Network ), PGW終結(jié)和外面數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(如互聯(lián)網(wǎng)、IMS 等)的SGi接口，是EPS錨點(diǎn)，即是3GPP與 non-3GPP網(wǎng)絡(luò)間的用戶面數(shù)據(jù)鏈路的錨點(diǎn)，負(fù)責(zé)管理3GPF和non-3GPP間的數(shù)據(jù)路由，管理3GPP接入和non-3GPP接入(如 WLANWiMAX等)間的移動(dòng)，還負(fù)責(zé)DHCP 策略執(zhí)行、計(jì)費(fèi)等功能。(4) HSS : Ho

22、me Subscriber Servers是存儲(chǔ)用戶簽約信息數(shù)據(jù)庫(kù)，HSS存儲(chǔ)所有與用戶和業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)的主要存儲(chǔ)器，主要數(shù)據(jù)包括：用戶身份、注冊(cè)信息、接入?yún)?shù)、業(yè)務(wù)觸發(fā)信息。HSS功能包括三部分：IMS功能；CS域HLR/AUC功能；PS域HLR/AUC功能。(5) PCRF： Policy and Charging Rules Function策略與計(jì)費(fèi)規(guī)則功能單元 ，PCRF提供對(duì)用戶和業(yè)務(wù)態(tài)QoS服務(wù)質(zhì)量的控制，為用戶提供差異化的服務(wù)。并且能為用戶提供業(yè)務(wù)流承載資源保障以及流計(jì)費(fèi)策略，真正讓運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)和用戶分類(lèi)的更精細(xì)化的業(yè)務(wù)控制和計(jì)費(fèi)方式。3.3. LTE語(yǔ)音解決方案LTE網(wǎng)絡(luò)

23、架構(gòu)提供了高帶寬的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率、低時(shí)延、優(yōu)化分組數(shù)據(jù)等多方面優(yōu)點(diǎn)，但目前語(yǔ)音業(yè)務(wù)依然是各運(yùn)營(yíng)商的主要業(yè)務(wù)之一，而LTE標(biāo)準(zhǔn)不再支持用于支撐 GSM,UMTSIP網(wǎng)絡(luò)下的分組交換。隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)下語(yǔ)音傳輸?shù)碾娐方粨Q技術(shù)，它只能進(jìn)行全部署，運(yùn)營(yíng)商亟需解決 LTE網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音傳輸問(wèn)題。運(yùn)營(yíng)商通常使用以下三種方法之一解決LTE網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音傳輸問(wèn)VoLTE( Voice over LTB ：該方案基于IP網(wǎng)絡(luò)，配合LTE控制和媒體層面的語(yǔ)音服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，將語(yǔ)音以數(shù)據(jù)流形式在 LTE網(wǎng)絡(luò)中傳輸，所以無(wú)需調(diào)用傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)，舊網(wǎng)絡(luò)將無(wú)需保留。電路交換網(wǎng)絡(luò)回落(C

24、SFB Circuit Switched FallBack):該方案中的LTE網(wǎng)絡(luò)將只用于數(shù)據(jù)傳輸， 當(dāng)有語(yǔ)音撥叫或呼入時(shí)， 終端將使用原有電路交換網(wǎng)絡(luò)， 因此運(yùn)營(yíng)商可以較迅速地向市場(chǎng)推出 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。LTE與語(yǔ)音網(wǎng)同步支持(SVLTE Simultaneous Voice and LTE)：該方案使用可以同時(shí)支持 LTE網(wǎng) 絡(luò)和電路交換網(wǎng)絡(luò)的終端， 使得運(yùn)營(yíng)商無(wú)需對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)作太多修改。 但這同時(shí)意味著終端價(jià)格 的昂貴和電力消耗的迅速。在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中，由于LTE建網(wǎng)初期覆蓋面不足，而2G/3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)成熟，鑒于對(duì)現(xiàn)有資源 的利用和建網(wǎng)費(fèi)用的考慮，盡管全行業(yè)視VoLTE為未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)，但是這個(gè)

25、方案目前還不夠成熟，目前CSFB是運(yùn)營(yíng)商比較普遍的選擇。該方案可以使用戶同時(shí)附著在LTE和2G/3G網(wǎng)絡(luò)之上，當(dāng)用戶主叫時(shí)自動(dòng)選擇2G/3G網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)用戶被叫時(shí)從 LTE網(wǎng)絡(luò)切換到2G/3G網(wǎng)絡(luò)完成語(yǔ)音呼叫，不但可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音 業(yè)務(wù)的連續(xù)性，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，當(dāng)呼叫結(jié)束后，用戶設(shè)備UE在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候返回即可。目前蘋(píng)果lphome5S等企業(yè)的終端采用 CSFB方式，而三星更傾向于 SVLTE4. WCDMA+LT是礦山行業(yè)的最佳選擇4.1. WCDMA+LTE網(wǎng) 協(xié)同方案LTE作為下一代無(wú)線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)得到業(yè)內(nèi)共識(shí)，目前LTE已經(jīng)得到了全球眾多主流運(yùn)營(yíng)商的支持，而2013年12月我國(guó)三大

26、運(yùn)營(yíng)商獲得 LTE牌照，此舉標(biāo)志著我國(guó)電信產(chǎn)業(yè)正式進(jìn)入了4G時(shí)代。然而LTE正如其名字一樣，目前正處于長(zhǎng)期演進(jìn)過(guò)程之中，LTE無(wú)線系統(tǒng)的整體建網(wǎng)成本依然較高，對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)情況下的中小型礦山企業(yè)造成一定的資金壓力。同時(shí)LTE才開(kāi)始在電信公網(wǎng)嶄露頭角，在對(duì)產(chǎn)品技術(shù)要求更加嚴(yán)酷苛刻的礦山專網(wǎng)通信市場(chǎng)還需要一定時(shí)間的演進(jìn)。因此 WCDMA 依然是當(dāng)前礦山行業(yè)無(wú)線通信系統(tǒng)的最佳選擇。LTE作為未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的主流，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化和商用化處于飛速發(fā)展過(guò)程之中，而在LTE建網(wǎng)之初，由于 LTE只支持分組域，在運(yùn)營(yíng)商通常采用原有網(wǎng)絡(luò)的CS域語(yǔ)音方案來(lái)提供語(yǔ)音服務(wù)，中國(guó)聯(lián)通更是明確“到了 LTE時(shí)代，LTE

27、是只提供數(shù)據(jù)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，語(yǔ)音服務(wù)還要靠3G,中國(guó)聯(lián)通有最好的3G網(wǎng)絡(luò)，能夠更好的過(guò)渡到 4G,這樣就能保證給用戶提供更好的服務(wù)”。因此不管是采用 CSFB還是SVLTE技術(shù)來(lái)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音解決方案，礦山行業(yè)專網(wǎng)現(xiàn)在建設(shè)的 WCDMA網(wǎng)絡(luò)在4G時(shí)代依然是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分。WCDMA提供語(yǔ)音和部分?jǐn)?shù)據(jù)功能，LTE提供熱點(diǎn)高速數(shù)據(jù)，二者使用相同的IP傳輸網(wǎng)絡(luò)，即“ WCDMA+LTE'雙網(wǎng)協(xié)同運(yùn)行方式，是未來(lái)礦山行業(yè)建設(shè)無(wú)線專網(wǎng)的最佳方式。震有科技“ WCDMA+LTE雙網(wǎng)協(xié)同運(yùn)行方案示意圖如下所示：融舎的SAE HSS/HLRWCDMWrFi/WAP|WCDM/.另外截止201

28、4年第一季度，LTE語(yǔ)音方案最終發(fā)展的 VoLTE技術(shù)在國(guó)內(nèi)依然處于試驗(yàn)階段，在以后技術(shù)發(fā)展成熟后，因?yàn)檎鹩锌萍冀鉀Q方案的核心網(wǎng)設(shè)備本身即支持基于數(shù)據(jù)交換的VoIP功能，可以無(wú)縫升級(jí)到IMS系統(tǒng)，自然實(shí)現(xiàn) LTE系統(tǒng)的最終演進(jìn)。4.2. LTE終端產(chǎn)業(yè)研發(fā)進(jìn)展實(shí)現(xiàn)“WCDMA+LTE雙網(wǎng)協(xié)同運(yùn)行方案重點(diǎn)之一是需要LTE終端的支持，由于LTE用戶市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，整體終端設(shè)備的產(chǎn)業(yè)規(guī)模亦快速擴(kuò)大，短短3年內(nèi)已累計(jì)超過(guò)150多個(gè)LTE設(shè)備供貨商，LTE終端款式數(shù)量大增25倍達(dá)到1,563款。而五模十頻手機(jī)伴隨著國(guó)內(nèi)4G網(wǎng)絡(luò)成長(zhǎng)，隨著2013年TD-LTE和FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)制式在中國(guó)大陸的試商用，2G

29、的GSM制式和3G的TD-SCDMA/WCDMA制式并沒(méi)有在 4G手機(jī)上遭到摒棄， 所以，最后演變成了同時(shí)支持 GSM/TD-SCDMA/WCDMA/TD-LTE/FDD-LTE勺五模十頻手 機(jī)。所謂的十頻是指頻段涵蓋：LTE TDD band38/39/40/41 , LTE FDD band1/7/3/17 , TD-SCDMA band34/39,WCDMA band1/2/5/8 , GSM band2/3/5/8，目前更有頻段涵蓋 TD-LTE Band38/39/40, LTE-FDD Band7/3, TD-SCDMA Band34/39, WCDMA Band1/2/5 , G

30、SM Band2/3/8共十三個(gè)頻段的五模十三頻手機(jī)。而在中國(guó)移動(dòng)2014年3月發(fā)布的新的終端采購(gòu)白皮書(shū)中規(guī)定，自2014年5月31日起首輪送測(cè)的LTE手機(jī)必須支持五模十頻。而多模多頻終端的普及，保證了現(xiàn)有的4G終端可以向下兼容 2G/3G網(wǎng)絡(luò)，保證終端升級(jí)到4G后，已經(jīng)部署的3G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)仍繼續(xù)使用。目前我國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商正在運(yùn)營(yíng)和建設(shè)全球最復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)，使得終端不得不面對(duì)更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。加之未來(lái)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、 彼此競(jìng)爭(zhēng)以及滿足全球漫游等因素，四模或者五模終端成為國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的必需品。在這樣一個(gè)局面下， 芯片廠商不約而同的把精力都放在多模芯片的研發(fā)上，使得多模芯片在技術(shù)上更加成熟，在價(jià)格上也更加低廉，同時(shí)終端廠商為了減少相關(guān)研發(fā)成本，也樂(lè)于采用多模芯片制造終端，從而滿足所有運(yùn)營(yíng)商和用戶的需求，多模終端在公網(wǎng)普及大的同時(shí)也保證了4G終端在礦山專網(wǎng)內(nèi)的成熟度和成本控制。目前各芯片廠家和終端廠家均推出了大量的多模手機(jī)，如下圖所示：LTE話音 終端類(lèi)那片家 芯廠芯片平臺(tái)片工藝終端 廠商終端產(chǎn)詁多模多頻段支裕能丿CSFB終端M$M89C28rim三星4.8寸閔紳 GTI9BO8C510（UE FDD僅支持”）Sony4j6寸華山百?？陬l中興5 寸U9&105模均頻宇龍5寸5操10越LG5+寸5模10頻海思BilonfV7Rl40nm隼為5 寸 02-5000礙10頻(C