TD-SCDMA与Femtocell用于矿井通信的对比分析

1、.：.；TD-SCDMA与Femtocell用于矿井通讯的对比分析 ( / : )摘要：文章针对煤炭行业 HYPERLINK t _blank 信息化的开展需求和特点，结合TD-SCDMA和 HYPERLINK t _blank Femtocell的技术特点，对基于Femtocell的矿用 HYPERLINK t _blank 无线通讯系统和基于TD-SCDMA的煤炭专网系统进展分析，阐明了各自的特点，并对其在矿井中的适用性做了对比。对比结果阐明：基于Femtocell的矿用无线通讯系统在技术和实现上具有很多缺乏，而 HYPERLINK t _blank 大唐挪动提出的基于TD-SCDMA的煤

2、炭专网系统从规划到实施具有较高的可行性，完全符合煤矿特殊作业环境对通讯的需求，是宽广煤矿企业首选的矿井无线通讯处理方案。关键词：通讯；TD-SCDMA；Femtocell；矿井 引言随着 HYPERLINK t _blank 挪动通讯技术迅猛开展， HYPERLINK t _blank G曾经在中国大规模建网并投入商用，可以说公众挪动通讯 HYPERLINK t _blank 网络的飞速开展为宽广人民的生活与任务带来了全新的体验与极大的便利。但是相比公网而言，行业领域的 HYPERLINK t _blank 挪动专网程度曾经不能满足现有行业运用的开展需求，因此尽快在行业运用中引入先进的通讯技术

3、，特别是拥有我国自主知识产权的技术显得日益迫切。近年来，随着石油资源的紧张、石油价钱的飚升，煤炭行业的重要性和不可替代性也日益凸现。众所周知，我国是一个煤炭大国，已探明煤炭存储量居世界第三，煤炭开采量居世界第一，但是，我国同时也是矿难大国，矿难死亡人数高居各类行业平安事故之首，国家平安消费监视管理总局公布，年全国煤矿事故发生起，死亡人，严峻的平安消费情势曾经迫使煤炭企业开场在国家政策的强力支持下寻求煤矿平安消费信息化的处理方案和产品，国家也经过各种政策强迫煤炭消费必需走工业化、信息化结合的道路。基于Femtocell的矿用无线通讯系统. FemtocellFemtocell又可称为毫悄然小区、

4、家庭 HYPERLINK t _blank 基站，是近年来根据G开展和挪动 HYPERLINK t _blank 宽带化趋势推出的低功率、超小型化挪动基站。它具有个载波，发射功率为 mW，覆盖半径为 m，支持个活动用户最多可支持个用户，允许的最大用户运动速度为 km/h。在地面运用中，Femtocell运用 HYPERLINK t _blank IP协议，经过用户已有的 HYPERLINK t _blank ADSL、 HYPERLINK t _blank LAN等宽带电路衔接，远端由公用 HYPERLINK t _blank 网关实现从IP网到挪动网的 HYPERLINK t _blank

5、联通，可为用户提供语音及 HYPERLINK t _blank 数据通讯效力。Femtocell的大小与ADSL调制解调器类似，具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点，是蜂窝网络处理 HYPERLINK t _blank 室内覆盖问题的一个重要手段。目前，Femtocell有适用于 HYPERLINK t _blank CDMA、 HYPERLINK t _blank GSM、 HYPERLINK t _blank UMTS的各种规范和支持G、.G、G的产品，其制式、频段与 HYPERLINK t _blank 运营商现有基站一样， HYPERLINK t _blank 手机等挪动终

6、端可以与地面挪动通讯网络通用。. 系统构造最初Femtocell是被设计为运用在家庭环境中的消费电子产品，随着对Femtocell技术研讨的深化，人们发现Femtocell的潜力不仅仅是只在家中运用。由于它的大小与ADSL调制解调器类似，发射功率小，具有安装方便、自动配置、即插即用等特点，人们开场思索将它运用在煤炭、石油等行业领域，并提出了基于Femtocell的矿用无线通讯系统。基于Femtocell的矿用CDMA无线通讯系统构造如下图：图 基于Femtocell的矿用 HYPERLINK t _blank WCDMA无线通讯系统构造Fig Wireless Communication Sy

7、stem Structure of Mine WCDMA based on Femtocell基于Femtocell的矿用WCDMA无线通讯系统采用现有的IP传输，Femtocell经过工业 HYPERLINK t _blank 以太网与地面主系统相连，井下通讯的网络架构可采用规范的Femto网络架构实现井下、井上通讯的结合，传输运用矿区曾经部署的井下工业以太环网。Femtocell包含了Node B即挪动基站，普通由控制子系统、传输子系统、 HYPERLINK t _blank 射频子系统、中频/基带子系统、天馈子系统等部分组成和RNC的功能，它经过Uu接口与UE通讯；同时经过Iuh接口经矿

8、区宽带 HYPERLINK t _blank 承载网与Femtocell网关相连，然后经过Iu接口衔接到中心网络中心网包括挪动交换中心MSC和用户归属位置存放器HLR等,其主要作用是整个呼叫 HYPERLINK t _blank 信令控制和承载建立)，中心网络采用的是现网中心网。.系统分析无线干扰问题与传统基站相比，Femtocell具有个载波，发射功率为 mW，覆盖半径也相应较小，普通为m，最多可支持个活动用户，因此，在井下Femtocell的部署数量不是一个小数目，尤其是在井下人员较多的大中型煤矿。需求留意的是，无线频谱是有限的，当运用Femtocell的数量比较多之后，网络管理的复杂度会

9、随着添加，Femtocell之间的信号干扰就有能够变大，如何降低相互之间的无线干扰是需求继续讨论的问题。同步问题同步问题也是基于Femtocell的矿用无线通讯系统不可忽略和防止的问题，尤其是在国内环境下，Femtocell同步是一个挑战，目前Femtocell和网络的同步主要是用 HYPERLINK t _blank GPS同步，在很多场景下没有方法获得足够多的GPS信号。在国内，矿井的平均深度超越米，最大井深超越米，在矿井中，几乎不能够获得GPS信号，基于此，必需求寻求不依赖于GPS的替代方式，Femtocell才可以真正实现用户安装即插即用。切换问题目前Femtocell还无法实现网络优

10、选，在手机进入Femtocell区域时无法切换进去，出来时又无法切换到宏网络。Femtocell用在矿井中，延续大面积覆盖的情况下需求用多个Femtocell进展覆盖，这时候需求思索手机从Femtocell到Femtocell之间的切换。由于Femtocell的容量很有限，尤其是在大中型煤矿企业这样的大面积延续覆盖场景下，所需求的Femtocell的数量不是一个小数目，而且一个Femtocell的覆盖半径只需m，在通话或做其他业务时，很容易从一个Femtocell的覆盖区域进入另一个Femtocell的覆盖区域，这种Femtocell之间的频繁切换也会带来通话质量以及稳定性等方面的问题。Fem

11、tocell网络架构的平安问题运用过 HYPERLINK t _blank WIFI的用户都有这样的体验，假设不设置任何密码，WIFI衔接很容易被其他人盗用。当一个用户在家里经过WIFI HYPERLINK t _blank 路由器上网，楼上的邻居也可以毫无妨碍的运用这个WIFI衔接上网。和WIFI一样，Femtocell也存在信号泄露的问题，因此Femtocell必需保证未授权的用户无法运用Femtocell的信号进展业务。拥有Femtocell的用户等于拥有了一个可以衔接到运营商中心网的设备，这在过去是不能够的，Femtocell网络架构必需保证用户无法利用Femtocell作为攻击运营商

12、中心网的工具。Femtocell终端尚未得到 HYPERLINK t _blank 工信部认可和销售答应发放Femtocell在中国实现大规模商用还存在着众多很严重的问题，由于Femtocell终端尚未得到工信部认可和销售答应发放，从国外引进Femtocell就只能是以实验为名进口，但这样一次最多就能购买台，而且即使 HYPERLINK t _blank 测试胜利也没方法卖给消费者，这也是运营商规划Femtocell所面临的重要问题。Femtocell的 HYPERLINK t _blank GPP规范架构确实定滞后于各个厂商的产品实现。也就是说各个厂商的产品在规范规范出现之前就曾经趋于成熟了

13、，因此，其中的很多接口是基于私有的协议。目前正式商用Femtocell的运营商也没有部署基于规范的Iuh接口，政府相关部门也没有指定行业规范的测试规范，测实验证任务也不够深化。因此，基于Femtocell网络架构的规范化任务还有待进一步提升。Femtocell产业链薄弱，限制运用市场开展从目前市场上来看，除了运营商提及的少数的几个效力，以及设备供应商提供的一些基站产品外，很少能看到如WIFI产业链中那么全面的产品，而过于单一的产品线也将导致用户对Femtocell技术的热情有所降低。更重要的是，由于产品的缺乏，直接导致了运用市场的停滞不前，运营商的业务难以得到更好的推行，更别提商业方式能有所创

14、新了。 基于TD-SCDMA的煤炭专网处理方案煤炭等国家敏感行业对通讯的平安性、严密性、可靠性决议了具有自主知识产权的TD-SCDMA在煤炭行业运用时得天独厚的生命力！TD-SCDMA技术运用于煤炭行业，一方面可以煤炭行业的建立及开展保驾护航，也可进一步加强TD-SCDMA产业的实力，促进TD-SCDMA产业链上各个环节领域的开展，还可进一步提升TD-SCDMA的技术价值，为今后 HYPERLINK t _blank TDD系统的开展，TD-SCDMA向国外的拓展奠定更加坚实的根底！是对党中央提出的“经过技术创新开展经济的详细践行。. 方案总体架构凭仗TD-SCDMA领域的中心优势，大唐挪动积

15、极探求TD在各行业领域的运用，率先开发出适用于煤炭、油田、核电、风电、人防、特通等多个行业信息化运用的小型化TD-SCDMA企业专网系统TDeNTD-SCDMA Enterprise Network，TD-SCDMA企业专网，该系统可充分满足行业用户的消费与生活需求，深度推进工业化与信息化的相互 HYPERLINK t _blank 交融，TDeN具有综合性业务通讯网、组网灵敏，业务扩展才干强、多点互联和自在 HYPERLINK t _blank 遨游才干、顺应多种企业运转环境并具有良好的兼容性以及高可靠性和高平安性的特点。该方案的总体构造如下图：图 TD-SCDMA专网拓扑图Fig TD-S

16、CDMA Enterprise Network Topology. 方案特性系统主设备阐明TDR： HYPERLINK t _blank 综合接入控制设备，主要完成用户业务的接入与综合处置；TDR采用小型化的设计原那么，将基站控制器、基带处置部分、分组业务中心网功能进展 HYPERLINK t _blank 整合，更适用于企业用户的需求，减少了设备的建网本钱。TDS：交换调度机，主要集成了TD-SCDMA公网中中心网CS域的MSC server的功能，同时具有交换和调度的功能，最大支持用户。TDU：井下本安型基站，主要完成井下网络的覆盖。TDU运用本安型电路设计，具备防爆、低功耗、低热量、高可

17、靠性的特性。TDU：井上室内型基站，用于井上室内网络覆盖，提供稳定、高速的数据业务；最大拉远间隔 km，具备高效率、构造紧凑的特性。TDU：井上矿用基站，主要完成地面室外网络覆盖；TDU利用 HYPERLINK t _blank 光纤拉远的运用优势，充分思索了用户在业务、容量、覆盖、传输、电源、安装、维护等方面的需求，采用一体化的设计，集成度高，并可实现远端独立覆盖，从而节省了站址资源。系统性能支持的CS话务量：Erl；支持的PS吞吐量：M；井下支持载波，支持个语音用户；井下可衔接个TDU；井下基站为本安型设计；井下设备全部采用 HYPERLINK t _blank 光缆衔接，不涉及任何 HY

18、PERLINK t _blank 电信号，平安可靠，不会有打火的危险。该系统支持.K实时语音业务，支持 HYPERLINK t _blank HSDPA/HSUPA，可经过调度台同时处理煤矿井上、井下的通讯问题，到达纵向调度灵敏可靠，矿区内外通讯畅通无阻，不仅能满足日常平安消费的通讯需求，而且可以保证在自然灾祸和矿井事故发生时进展应急指挥通讯。该专网系统可大可小，根据不同的场景需求可灵敏进展定制，适用于小型煤矿、大中型煤矿以及多矿等煤矿企业。. 方案分析基于TD-SCDMA的煤炭专网系统是大唐挪动专门针对煤炭通讯环境设计开发的挪动专 HYPERLINK t _blank 网通讯系统，具有如下特

19、征：技术的先进性TD采用的是时分双工的接入方式，是拥有我国自主知识产权的G国际通讯规范，是获得国际电信联盟 HYPERLINK t _blank ITU同意的主流规范。TD-SCDMA提供了先进、主流的通讯技术，其高话质、高带宽数据才干、优良的无线特性，使得矿用通讯与调度系统更加完善。与公网技术同源 HYPERLINK t _blank 中国挪动网络的充分验证和锤炼，确保系统性能充分稳定，到达电信运营级规范；同源技术，使得煤炭专网搭载中国挪动公网，得到长期优化和开展；与公网同步，使得TD-SCDMA产品可以成为真正意义上的群众产品，本钱大大降低，可为专网用户提供价廉物优的设备。强大的产业联盟从

20、终端芯片到主设备，从仪器仪表到业务运用，TD拥有强大的产业联盟后盾；而 HYPERLINK t _blank 大唐也是国资委直接纳辖下的优势品牌，可确保客户的投资得到长期保证，专网后续的开展与技术演进可获得强力支持。综合性业务通讯网TDeN支持丰富的业务类型：高质量的语音业务、多方通话、 HYPERLINK t _blank 可视、点对点 HYPERLINK t _blank 短信、短信群发、 HYPERLINK t _blank 数字集群调度、视频监控、可与公网互连互通、有线和无线可一致调度以及其他数据业务。组网灵敏，业务拓展才干强 HYPERLINK t _blank 频谱利用率高，覆盖范

21、围广，网络规划与维护简单；设备小型化，采用G网络部署主流方案光纤拉远分布式基站技术，专网系统可大可小，根据不同的场景需求可灵敏进展定制，组网灵敏；开放的系统平台提供免费的上层运用接口，便于业务扩展。高可靠性和高平安性井下设备无需电源的光纤信号传输方式，带宽高、间隔 远、造价低、更平安、网络建立更加灵敏、便利；依从国际一流通讯规范，拥有高可靠性和平安性，井下设备基站完全符合煤炭行业的本质平安规范，进一步满足煤炭平安消费的特殊要求，专网产品采用热备份或负荷分担等冗余设计方式，确保到达电信级设备的要求。 对比分析以下将从井下无线通讯系统的几个关注点对两种系统方案进展对比分析：电气防爆：基于TD-SCDMA的煤炭专网系统的井下设备基站完全符合煤炭行业的本质平安规范，满足煤炭平安消费的特殊要求；而基于Femtocell的矿用无线通讯系统并不能保证井下设备的电气防爆性能，平安性还有待于进一步提升。发射功率：两种方案井下设备的发射功率都较小，以到达本质平安防爆要求。设备小型化：TDR体积小、分量轻，可方便地安装在建筑物的室内墙体上、寸规范机柜内，可直接安装于室内环境实现低本钱快速部署；而Femtocell需求