DSCDMA與Femocell用于礦井通信的對比

TD-SCDMA與Femtocell用于礦井通信的對比分析://(2023/6/1413:49)摘要：文章針對煤炭行業(yè)信息化的發(fā)展需求和特點(diǎn)，結(jié)合TD-SCDMA和Femtocell的技術(shù)特點(diǎn)，對基于Femtocell的礦用無線通信系統(tǒng)和基于TD-SCDMA的煤炭專網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，說明了各自的特點(diǎn)，并對其在礦井中的適用性做了對比。對比結(jié)果表明：基于Femtocell的礦用無線通信系統(tǒng)在技術(shù)和實(shí)現(xiàn)上具有很多不足，而大唐移動(dòng)提出的基于TD-SCDMA的煤炭專網(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)境對通信的需求，是廣大煤礦企業(yè)首選的礦井無線通信解決方案。關(guān)鍵詞：通信；TD-SCDMA；Femtocell；礦井1引言隨著移動(dòng)通信技術(shù)迅猛發(fā)展，3G已經(jīng)在中國大規(guī)模建網(wǎng)并投入商用，可以說公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展為廣大人民的生活與工作帶來了全新的體驗(yàn)與極大的便利。但是相比公網(wǎng)而言，行業(yè)領(lǐng)域的移動(dòng)專網(wǎng)水平已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展需要，因此盡快在行業(yè)應(yīng)用中引入先進(jìn)的通信技術(shù)，特別是擁有我國自主知識產(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)格的飚升，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)安全事故之首，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局公布，2023年全國煤礦事故發(fā)生1403起，死亡2433人，嚴(yán)峻的安全生產(chǎn)形勢已經(jīng)迫使煤炭企業(yè)開始在國家政策的強(qiáng)力支持下尋求煤礦安全生產(chǎn)信息化的解決方案和產(chǎn)品，國家也通過各種政策強(qiáng)制煤炭生產(chǎn)必須走工業(yè)化、信息化結(jié)合的道路。2基于Femtocell的礦用無線通信系統(tǒng)2.1FemtocellFemtocell又可稱為毫微微小區(qū)、家庭基站，是近年來根據(jù)3G發(fā)展和移動(dòng)寬帶化趨勢推出的低功率、超小型化移動(dòng)基站。它具有1個(gè)載波，發(fā)射功率為10~100mW，覆蓋半徑為50~200m，支持4~6個(gè)活動(dòng)用戶（最多可支持16個(gè)用戶），允許的最大用戶運(yùn)動(dòng)速度為10km/h。在地面應(yīng)用中，F(xiàn)emtocell使用IP協(xié)議，通過用戶已有的ADSL、LAN等寬帶電路連接，遠(yuǎn)端由專用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)從IP網(wǎng)到移動(dòng)網(wǎng)的聯(lián)通，可為用戶提供語音及數(shù)據(jù)通信服務(wù)。Femtocell的大小與ADSL調(diào)制解調(diào)器相似，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)解決室內(nèi)覆蓋問題的一個(gè)重要手段。目前，F(xiàn)emtocell有適用于CDMA、GSM、UMTS的各種標(biāo)準(zhǔn)和支持2G、2.5G、3G的產(chǎn)品，其制式、頻段與運(yùn)營商現(xiàn)有基站相同，等移動(dòng)終端可以與地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通用。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最初Femtocell是被設(shè)計(jì)為應(yīng)用在家庭環(huán)境中的消費(fèi)電子產(chǎn)品，隨著對Femtocell技術(shù)研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)Femtocell的潛力不僅僅是只在家中使用。由于它的大小與ADSL調(diào)制解調(diào)器相似，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)，人們開始考慮將它應(yīng)用在煤炭、石油等行業(yè)領(lǐng)域，并提出了基于Femtocell的礦用無線通信系統(tǒng)。基于Femtocell的礦用CDMA無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1基于Femtocell的礦用WCDMA無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig1WirelessCommunicationSystemStructureofMineWCDMAbasedonFemtocell基于Femtocell的礦用WCDMA無線通信系統(tǒng)采用現(xiàn)有的IP傳輸，F(xiàn)emtocell通過工業(yè)以太網(wǎng)與地面主系統(tǒng)相連，井下通信的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可采用標(biāo)準(zhǔn)的Femto網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)井下、井上通信的結(jié)合，傳輸使用礦區(qū)已經(jīng)部署的井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。Femtocell包含了NodeB（即移動(dòng)基站，一般由控制子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、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，它通過Uu接口與UE通信；同時(shí)通過Iuh接口經(jīng)礦區(qū)寬帶承載網(wǎng)與Femtocell網(wǎng)關(guān)相連，然后通過Iu接口連接到核心網(wǎng)絡(luò)（核心網(wǎng)包括移動(dòng)交換中心MSC和用戶歸屬位置寄存器HLR等,其主要作用是整個(gè)呼叫信令控制和承載建立)，核心網(wǎng)絡(luò)采用的是現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)。萬2.誕3完系統(tǒng)濾分析址無線勵(lì)干擾咽問題垂與傳輔統(tǒng)基約站相賀比，芽Fe還mt煌oc既el昏l浮具有躲1跳個(gè)載公波，邊發(fā)射削功率罷為恭10成~1字00糧m刊W每，覆鋸蓋半昂徑也匯相應(yīng)搖較小濱，一堪般為污50扒~2猴00蜓m常，最右多可圖支持各4~童6莫個(gè)活構(gòu)動(dòng)用候戶，邊因此叫，在瘋井下持Fe綱mt襯oc百el愛l滴的部拌署數(shù)適量不名是一栽個(gè)小相數(shù)目坊，尤癢其是暗在井瓦下人達(dá)員較耗多的墓大中廣型煤漿礦。靜需要乎注意陰的是證，無充線頻獸譜是泳有限疑的，丙當(dāng)使驢用隆Fe賢mt燦oc臂el隆l忽的數(shù)步量比該較多騎之后董，網(wǎng)循絡(luò)管贊理的釀復(fù)雜霸度會嚼隨著釘增加訓(xùn)，株Fe婚mt澇oc遞el往l皆之間季的信獅號干陽擾就輔有可悄能變娃大，脅如何敏降低吊相互點(diǎn)之間乎的無匪線干南擾是昨需要窗繼續(xù)柿探討輝的問硬題。謀同步吸問題零同步釘問題烈也是殼基于累Fe笑mt蛙oc哭el詢l謊的礦彩用無邪線通晶信系執(zhí)統(tǒng)不披可忽覆略和箱避免沾的問犧題，素尤其址是在雅國內(nèi)摟環(huán)境并下，雜Fe鞭mt恩oc攜el忙l記同步晝是一丙個(gè)挑嘴戰(zhàn)，皂目前告Fe禁mt沫oc隆el疏l沸和網(wǎng)乞絡(luò)的占同步禮主要例是用版GP踐S塔同步烤，在勸很多妖場景俊下沒深有辦亦法獲搖得足管夠多圾的臺GP籍S燃信號怒。在廳國內(nèi)銳，礦理井的前平均亞深度鳥超過漆30絕0插米，周最大譯井深耐超過丟10雁00錄米，貞在礦慕井中愈，幾閉乎不朱可能誤獲得胸GP案S碰信號準(zhǔn)，基絹于此創(chuàng)，必摧須要蠻尋求藝不依吧賴于堂GP扭S干的替如代方線式，孝Fe夫mt你oc怒el櫻l玩才能狀夠真悉正實(shí)旨現(xiàn)用邁戶安承裝即軟插即趨用。鑼切換宰問題杠目前昆Fe狂mt縣oc孫el號l來還無闊法實(shí)濤現(xiàn)網(wǎng)榆絡(luò)優(yōu)趙選，港在手倡機(jī)進(jìn)艘入螞Fe映mt俗o(hù)c掌el懼l排區(qū)域月時(shí)無奪法切哀換進(jìn)消去，渠出來乏時(shí)又暫無法誓切換缺到宏皇網(wǎng)絡(luò)適。博Fe攔mt薄oc海el犯l宗用在跨礦井泰中，輸連續(xù)罰大面酷積覆切蓋的挺情況陰下需販要用該多個(gè)娃Fe扛mt瞞oc違el辛l忙進(jìn)行先覆蓋雖，這愁時(shí)候榮需要掘考慮刑續(xù)從飄Fe悉mt婆oc推el努l資到陽Fe什mt庭oc曉el駕l唱之間滅的切漫換。滋由于總Fe王mt慰oc臥el榆l短的容添量很癥有限暢，尤米其是跑在大泳中型閥煤礦廣企業(yè)雜這樣救的大屬面積格連續(xù)效覆蓋短場景者下，挖所需火要的怖Fe惱m(xù)t芳o(jì)c蘆el識l隨的數(shù)紛量不京是一葉個(gè)小緊數(shù)目預(yù)，而秒且一心個(gè)豈Fe洞mt睜oc鄭el緒l分的覆迅蓋半商徑只偷有衣50陜~2岔00筋m易，在粘通話匯或做遷其他渾業(yè)務(wù)急時(shí)，王很容帥易從扣一個(gè)暖Fe匪mt扶oc待el授l眉的覆嗽蓋區(qū)瘡域進(jìn)唇入另聰一個(gè)冶Fe螺mt訂oc格el著l量的覆態(tài)蓋區(qū)滑域，背這種壓Fe派mt怖oc喇el項(xiàng)l蛛之間趙的頻楚繁切表換也曬會帶守來通航話質(zhì)斯量以反及穩(wěn)壽定性幼等方變面的陣問題寫。俯Fe版mt綢oc麥el奇l略網(wǎng)絡(luò)雁架構(gòu)視的安痛全問膽題炸使用斬過搭WI捏FI婆的用諷戶都杯有這親樣的爽體驗(yàn)講，如舍果不畫設(shè)置鉆任何園密碼燭，顆WI墾FI姓連接縮很容臟易被賣其他圣人盜鈔用。匆當(dāng)一紗個(gè)用君戶在獸家里緒通過背WI賓FI文路由風(fēng)器訂上網(wǎng)備，樓疤上的判鄰居悅也可各以毫鉤無阻脆礙的續(xù)使用創(chuàng)這個(gè)餡WI儀FI鴿連接同上網(wǎng)旋。和班WI瘦FI謙一樣來，疫Fe貧mt巖oc居el勿l留也存孟在信液號泄豆露的舒問題匆，因菜此艱Fe冶mt穴oc鈔el態(tài)l稍必須桐保證搭未授硬權(quán)的增用戶取無法蹦使用堪Fe向mt扛oc施el憶l派的信耗號進(jìn)勤行業(yè)件務(wù)。仔擁有林Fe遷mt突oc族e(cuò)l茂l碌的用孤戶等箭于擁玻有了囑一個(gè)窯可以熄連接煎到運(yùn)技營商足核心戲網(wǎng)的猶設(shè)備臣，這悲在過丈去是苗不可鼓能的覺，謹(jǐn)Fe任mt所oc信el緣l略網(wǎng)絡(luò)陵架構(gòu)朝必須緣保證脆用戶招無法種利用虎Fe基mt倚oc賽el佩l揪作為動(dòng)攻擊幅運(yùn)營輸商核塑心網(wǎng)籮的工祖具。協(xié)Fe痛mt筆oc啊el愛l惰終端項(xiàng)尚未脾得到旬工信依部挨認(rèn)可輕和銷枝售許努可發(fā)車放國Fe凳mt湊oc撲el直l弦在中張國實(shí)雄現(xiàn)大想規(guī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