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(diǎn)，結(jié)合TD-SCDMA和 HYPERLINK t _blank Femtocell的技術(shù)特點(diǎn)，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(jìn)展分析，闡明了各自的特點(diǎn)，并對其在礦井中的適用性做了對比。對比結(jié)果闡明：基于Femtocell的礦用無線通訊系統(tǒng)在技術(shù)和實(shí)現(xiàn)上具有很多缺乏，而 HYPERLINK t _blank 大唐挪動(dòng)提出的基于TD-SCDMA的煤

2、炭專網(wǎng)系統(tǒng)從規(guī)劃到實(shí)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(guān)鍵詞：通訊；TD-SCDMA；Femtocell；礦井 引言隨著 HYPERLINK t _blank 挪動(dòng)通訊技術(shù)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(dòng)通訊 HYPERLINK t _blank 網(wǎng)絡(luò)的飛速開展為寬廣人民的生活與任務(wù)帶來了全新的體驗(yàn)與極大的便利。但是相比公網(wǎng)而言，行業(yè)領(lǐng)域的 HYPERLINK t _blank 挪動(dòng)專網(wǎng)程度曾經(jīng)不能滿足現(xiàn)有行業(yè)運(yùn)用的開展需求，因此盡快在行業(yè)運(yùn)用中引入先進(jìn)的通訊技術(shù)

3、，特別是擁有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)顯得日益迫切。近年來，隨著石油資源的緊張、石油價(jià)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(gè)煤炭大國，已探明煤炭存儲(chǔ)量居世界第三，煤炭開采量居世界第一，但是，我國同時(shí)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(fèi)監(jiān)視管理總局公布，年全國煤礦事故發(fā)生起，死亡人，嚴(yán)峻的平安消費(fèi)情勢曾經(jīng)迫使煤炭企業(yè)開場在國家政策的強(qiáng)力支持下尋求煤礦平安消費(fèi)信息化的處理方案和產(chǎn)品，國家也經(jīng)過各種政策強(qiáng)迫煤炭消費(fèi)必需走工業(yè)化、信息化結(jié)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(dòng) HYPERLINK t _blank 寬帶化趨勢推出的低功率、超小型化挪動(dòng)基站。它具有個(gè)載波，發(fā)射功率為 mW，覆蓋半徑為 m，支持個(gè)活動(dòng)用戶最多可支持個(gè)用戶，允許的最大用戶運(yùn)動(dòng)速度為 km/h。在地面運(yùn)用中，F(xiàn)emtocell運(yùn)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(yuǎn)端由公用 HYPERLINK t _blank 網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)從IP網(wǎng)到挪動(dòng)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(diào)制解調(diào)器類似，具有安裝方便、自動(dòng)配置、自動(dòng)網(wǎng)規(guī)、即插即用的特點(diǎn)，是蜂窩網(wǎng)絡(luò)處理 HYPERLINK t _blank 室內(nèi)覆蓋問題的一個(gè)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(yùn)營商現(xiàn)有基站一樣， HYPERLINK t _blank 手機(jī)等挪動(dòng)終

6、端可以與地面挪動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)通用。. 系統(tǒng)構(gòu)造最初Femtocell是被設(shè)計(jì)為運(yùn)用在家庭環(huán)境中的消費(fèi)電子產(chǎn)品，隨著對Femtocell技術(shù)研討的深化，人們發(fā)現(xiàn)Femtocell的潛力不僅僅是只在家中運(yùn)用。由于它的大小與ADSL調(diào)制解調(diào)器類似，發(fā)射功率小，具有安裝方便、自動(dòng)配置、即插即用等特點(diǎn)，人們開場思索將它運(yùn)用在煤炭、石油等行業(yè)領(lǐng)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(gòu)造如下圖：圖 基于Femtocell的礦用 HYPERLINK t _blank WCDMA無線通訊系統(tǒng)構(gòu)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(luò)架構(gòu)可采用規(guī)范的Femto網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)井下、井上通訊的結(jié)合，傳輸運(yùn)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(dòng)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?zhàn)酉到y(tǒng)等部分組成和RNC的功能，它經(jīng)過Uu接口與UE通訊；同時(shí)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(guān)相連，然后經(jīng)過Iu接口銜接到中心網(wǎng)絡(luò)中心網(wǎng)包括挪動(dòng)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(gè)呼叫 HYPERLINK t _blank 信令控制和承載建立)，中心網(wǎng)絡(luò)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(gè)載波，發(fā)射功率為 mW，覆蓋半徑也相應(yīng)較小，普通為m，最多可支持個(gè)活動(dòng)用戶，因此，在井下Femtocell的部署數(shù)量不是一個(gè)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(dāng)運(yùn)用Femtocell的數(shù)量比較多之后，網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度會(huì)

9、隨著添加，F(xiàn)emtocell之間的信號(hào)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(nèi)環(huán)境下，F(xiàn)emtocell同步是一個(gè)挑戰(zhàn)，目前Femtocell和網(wǎng)絡(luò)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(hào)。在國內(nèi)，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(hào)，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(shí)現(xiàn)用戶安裝即插即用。切換問題目前Femtocell還無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)

10、選，在手機(jī)進(jìn)入Femtocell區(qū)域時(shí)無法切換進(jìn)去，出來時(shí)又無法切換到宏網(wǎng)絡(luò)。Femtocell用在礦井中，延續(xù)大面積覆蓋的情況下需求用多個(gè)Femtocell進(jìn)展覆蓋，這時(shí)候需求思索手機(jī)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(gè)小數(shù)目，而且一個(gè)Femtocell的覆蓋半徑只需m，在通話或做其他業(yè)務(wù)時(shí)，很容易從一個(gè)Femtocell的覆蓋區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)Femtocell的覆蓋區(qū)域，這種Femtocell之間的頻繁切換也會(huì)帶來通話質(zhì)量以及穩(wěn)定性等方面的問題。Fem

11、tocell網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的平安問題運(yùn)用過 HYPERLINK t _blank WIFI的用戶都有這樣的體驗(yàn)，假設(shè)不設(shè)置任何密碼，WIFI銜接很容易被其他人盜用。當(dāng)一個(gè)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(yùn)用這個(gè)WIFI銜接上網(wǎng)。和WIFI一樣，F(xiàn)emtocell也存在信號(hào)泄露的問題，因此Femtocell必需保證未授權(quán)的用戶無法運(yùn)用Femtocell的信號(hào)進(jìn)展業(yè)務(wù)。擁有Femtocell的用戶等于擁有了一個(gè)可以銜接到運(yùn)營商中心網(wǎng)的設(shè)備，這在過去是不能夠的，F(xiàn)emtocell網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必需保證用戶無法利用Femtocell作為攻擊運(yùn)營商

12、中心網(wǎng)的工具。Femtocell終端尚未得到 HYPERLINK t _blank 工信部認(rèn)可和銷售答應(yīng)發(fā)放Femtocell在中國實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用還存在著眾多很嚴(yán)重的問題，由于Femtocell終端尚未得到工信部認(rèn)可和銷售答應(yīng)發(fā)放，從國外引進(jìn)Femtocell就只能是以實(shí)驗(yàn)為名進(jìn)口，但這樣一次最多就能購買臺(tái)，而且即使 HYPERLINK t _blank 測試勝利也沒方法賣給消費(fèi)者，這也是運(yùn)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(gòu)確實(shí)定滯后于各個(gè)廠商的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。也就是說各個(gè)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(yùn)營商也沒有部署基于規(guī)范的Iuh接口，政府相關(guān)部門也沒有指定行業(yè)規(guī)范的測試規(guī)范，測實(shí)驗(yàn)證任務(wù)也不夠深化。因此，基于Femtocell網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的規(guī)范化任務(wù)還有待進(jìn)一步提升。Femtocell產(chǎn)業(yè)鏈薄弱，限制運(yùn)用市場開展從目前市場上來看，除了運(yùn)營商提及的少數(shù)的幾個(gè)效力，以及設(shè)備供應(yīng)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(dǎo)致用戶對Femtocell技術(shù)的熱情有所降低。更重要的是，由于產(chǎn)品的缺乏，直接導(dǎo)致了運(yùn)用市場的停滯不前，運(yùn)營商的業(yè)務(wù)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(yán)密性、可靠性決議了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA在煤炭行業(yè)運(yùn)用時(shí)得天獨(dú)厚的生命力！TD-SCDMA技術(shù)運(yùn)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(hù)航，也可進(jìn)一步加強(qiáng)TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的實(shí)力，促進(jìn)TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)環(huán)節(jié)領(lǐng)域的開展，還可進(jìn)一步提升TD-SCDMA的技術(shù)價(jià)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(jiān)實(shí)的根底！是對黨中央提出的“經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新開展經(jīng)濟(jì)的詳細(xì)踐行。. 方案總體架構(gòu)憑仗TD-SCDMA領(lǐng)域的中心優(yōu)勢，大唐挪動(dòng)積

15、極探求TD在各行業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用，率先開發(fā)出適用于煤炭、油田、核電、風(fēng)電、人防、特通等多個(gè)行業(yè)信息化運(yùn)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(fèi)與生活需求，深度推進(jìn)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(wù)通訊網(wǎng)、組網(wǎng)靈敏，業(yè)務(wù)擴(kuò)展才干強(qiáng)、多點(diǎn)互聯(lián)和自在 HYPERLINK t _blank 遨游才干、順應(yīng)多種企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)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(diǎn)。該方案的總體構(gòu)造如下圖：圖 TD-SCDMA專網(wǎng)拓?fù)鋱DFig TD-S

16、CDMA Enterprise Network Topology. 方案特性系統(tǒng)主設(shè)備闡明TDR： HYPERLINK t _blank 綜合接入控制設(shè)備，主要完成用戶業(yè)務(wù)的接入與綜合處置；TDR采用小型化的設(shè)計(jì)原那么，將基站控制器、基帶處置部分、分組業(yè)務(wù)中心網(wǎng)功能進(jìn)展 HYPERLINK t _blank 整合，更適用于企業(yè)用戶的需求，減少了設(shè)備的建網(wǎng)本錢。TDS：交換調(diào)度機(jī)，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(shí)具有交換和調(diào)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(luò)的覆蓋。TDU運(yùn)用本安型電路設(shè)計(jì)，具備防爆、低功耗、低熱量、高可

17、靠性的特性。TDU：井上室內(nèi)型基站，用于井上室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提供穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；最大拉遠(yuǎn)間隔 km，具備高效率、構(gòu)造緊湊的特性。TDU：井上礦用基站，主要完成地面室外網(wǎng)絡(luò)覆蓋；TDU利用 HYPERLINK t _blank 光纖拉遠(yuǎn)的運(yùn)用優(yōu)勢，充分思索了用戶在業(yè)務(wù)、容量、覆蓋、傳輸、電源、安裝、維護(hù)等方面的需求，采用一體化的設(shè)計(jì)，集成度高，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端獨(dú)立覆蓋，從而節(jié)省了站址資源。系統(tǒng)性能支持的CS話務(wù)量：Erl；支持的PS吞吐量：M；井下支持載波，支持個(gè)語音用戶；井下可銜接個(gè)TDU；井下基站為本安型設(shè)計(jì)；井下設(shè)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(hào)，平安可靠，不會(huì)有打火的危險(xiǎn)。該系統(tǒng)支持.K實(shí)時(shí)語音業(yè)務(wù)，支持 HYPERLINK t _blank HSDPA/HSUPA，可經(jīng)過調(diào)度臺(tái)同時(shí)處理煤礦井上、井下的通訊問題，到達(dá)縱向調(diào)度靈敏可靠，礦區(qū)內(nèi)外通訊暢通無阻，不僅能滿足日常平安消費(fèi)的通訊需求，而且可以保證在自然災(zāi)禍和礦井事故發(fā)生時(shí)進(jìn)展應(yīng)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(jìn)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(dòng)專門針對煤炭通訊環(huán)境設(shè)計(jì)開發(fā)的挪動(dòng)專 HYPERLINK t _blank 網(wǎng)通訊系統(tǒng)，具有如下特

19、征：技術(shù)的先進(jìn)性TD采用的是時(shí)分雙工的接入方式，是擁有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(jìn)、主流的通訊技術(shù)，其高話質(zhì)、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(diào)度系統(tǒng)更加完善。與公網(wǎng)技術(shù)同源 HYPERLINK t _blank 中國挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的充分驗(yàn)證和錘煉，確保系統(tǒng)性能充分穩(wěn)定，到達(dá)電信運(yùn)營級(jí)規(guī)范；同源技術(shù)，使得煤炭專網(wǎng)搭載中國挪動(dòng)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(jià)廉物優(yōu)的設(shè)備。強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟從

20、終端芯片到主設(shè)備，從儀器儀表到業(yè)務(wù)運(yùn)用，TD擁有強(qiáng)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?？蛻舻耐顿Y得到長期保證，專網(wǎng)后續(xù)的開展與技術(shù)演進(jìn)可獲得強(qiáng)力支持。綜合性業(yè)務(wù)通訊網(wǎng)TDeN支持豐富的業(yè)務(wù)類型：高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)、多方通話、 HYPERLINK t _blank 可視、點(diǎn)對點(diǎn) HYPERLINK t _blank 短信、短信群發(fā)、 HYPERLINK t _blank 數(shù)字集群調(diào)度、視頻監(jiān)控、可與公網(wǎng)互連互通、有線和無線可一致調(diào)度以及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。組網(wǎng)靈敏，業(yè)務(wù)拓展才干強(qiáng) HYPERLINK t _blank 頻譜利用率高，覆蓋范

21、圍廣，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與維護(hù)簡單；設(shè)備小型化，采用G網(wǎng)絡(luò)部署主流方案光纖拉遠(yuǎn)分布式基站技術(shù)，專網(wǎng)系統(tǒng)可大可小，根據(jù)不同的場景需求可靈敏進(jìn)展定制，組網(wǎng)靈敏；開放的系統(tǒng)平臺(tái)提供免費(fèi)的上層運(yùn)用接口，便于業(yè)務(wù)擴(kuò)展。高可靠性和高平安性井下設(shè)備無需電源的光纖信號(hào)傳輸方式，帶寬高、間隔 遠(yuǎn)、造價(jià)低、更平安、網(wǎng)絡(luò)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(shè)備基站完全符合煤炭行業(yè)的本質(zhì)平安規(guī)范，進(jìn)一步滿足煤炭平安消費(fèi)的特殊要求，專網(wǎng)產(chǎn)品采用熱備份或負(fù)荷分擔(dān)等冗余設(shè)計(jì)方式，確保到達(dá)電信級(jí)設(shè)備的要求。 對比分析以下將從井下無線通訊系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)注點(diǎn)對兩種系統(tǒng)方案進(jìn)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(shè)備基站完全符合煤炭行業(yè)的本質(zhì)平安規(guī)范，滿足煤炭平安消費(fèi)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(shè)備的電氣防爆性能，平安性還有待于進(jìn)一步提升。發(fā)射功率：兩種方案井下設(shè)備的發(fā)射功率都較小，以到達(dá)本質(zhì)平安防爆要求。設(shè)備小型化：TDR體積小、分量輕，可方便地安裝在建筑物的室內(nèi)墻體上、寸規(guī)范機(jī)柜內(nèi)，可直接安裝于室內(nèi)環(huán)境實(shí)現(xiàn)低本錢快速部署；而Femtocell需求