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，結合TD-SCDMA和Femtocell的技術特點，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)進行分析，說明了各自的特點，并對其在礦井中的適用性做了對比。對比結果表明：基于Femtocell的礦用無線通信系統(tǒng)在技術和實現(xiàn)上具有很多不足，而大唐移動提出的基于TD-SCDMA的煤炭專網(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。關鍵詞：通信；TD-SCDMA；Femtocell；礦井1引言隨著移動通信技術迅猛發(fā)展，3G已經(jīng)在中國大規(guī)模建網(wǎng)并投入商用，可以說公眾移動通信網(wǎng)絡的飛速發(fā)展為廣大人民的生活與工作帶來了全新的體驗與極大的便利。但是相比公網(wǎng)而言，行業(yè)領域的移動專網(wǎng)水平已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有行業(yè)應用的發(fā)展需要，因此盡快在行業(yè)應用中引入先進的通信技術，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)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制煤炭生產(chǎn)必須走工業(yè)化、信息化結合的道路。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)展和移動寬帶化趨勢推出的低功率、超小型化移動基站。它具有1個載波，發(fā)射功率為10~100mW，覆蓋半徑為50~200m，支持4~6個活動用戶（最多可支持16個用戶），允許的最大用戶運動速度為10km/h。在地面應用中，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，遠端由專用網(wǎng)關實現(xiàn)從IP網(wǎng)到移動網(wǎng)的聯(lián)通，可為用戶提供語音及數(shù)據(jù)通信服務。Femtocell的大小與ADSL調(diào)制解調(diào)器相似，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)絡解決室內(nèi)覆蓋問題的一個重要手段。目前，F(xiàn)emtocell有適用于CDMA、GSM、UMTS的各種標準和支持2G、2.5G、3G的產(chǎn)品，其制式、頻段與運營商現(xiàn)有基站相同，等移動終端可以與地面移動通信網(wǎng)絡通用。2.2系統(tǒng)結構最初Femtocell是被設計為應用在家庭環(huán)境中的消費電子產(chǎn)品，隨著對Femtocell技術研究的深入，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、自動配置、即插即用等特點，人們開始考慮將它應用在煤炭、石油等行業(yè)領域，并提出了基于Femtocell的礦用無線通信系統(tǒng)。基于Femtocell的礦用CDMA無線通信系統(tǒng)結構如圖1所示：圖1基于Femtocell的礦用WCDMA無線通信系統(tǒng)結構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)絡架構可采用標準的Femto網(wǎng)絡架構實現(xiàn)井下、井上通信的結合，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)、天饋子系統(tǒng)等部分組成）和RNC的功能，它通過Uu接口與UE通信；同時通過Iuh接口經(jīng)礦區(qū)寬帶承載網(wǎng)與Femtocell網(wǎng)關相連，然后通過Iu接口連接到核心網(wǎng)絡（核心網(wǎng)包括移動交換中心MSC和用戶歸屬位置寄存器HLR等,其主要作用是整個呼叫信令控制和承載建立)，核心網(wǎng)絡采用的是現(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莫個活構動用候戶，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)適量不名是一栽個小相數(shù)目坊，尤癢其是暗在井瓦下人達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)循絡管贊理的釀復雜霸度會嚼隨著釘增加訓，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記同步晝是一丙個挑嘴戰(zhàn)，皂目前告Fe禁mt沫oc隆el疏l沸和網(wǎng)乞絡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，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來還無闊法實濤現(xiàn)網(wǎng)榆絡優(yōu)趙選，港在手倡機進艘入螞Fe映mt俗oc掌el懼l排區(qū)域月時無奪法切哀換進消去，渠出來乏時又暫無法誓切換缺到宏皇網(wǎng)絡適。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娃Fe扛mt瞞oc違el辛l忙進行先覆蓋雖，這愁時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oc蘆el識l隨的數(shù)紛量不京是一葉個小緊數(shù)目預，而秒且一心個豈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)務急時，王很容帥易從扣一個暖Fe匪mt扶oc待el授l眉的覆嗽蓋區(qū)瘡域進唇入另聰一個冶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)絡雁架構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講，如舍果不畫設置鉆任何園密碼燭，顆WI墾FI姓連接縮很容臟易被賣其他圣人盜鈔用。匆當一紗個用君戶在獸家里緒通過背WI賓FI文路由風器訂上網(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派的信耗號進勤行業(yè)件務。仔擁有林Fe遷mt突oc族el茂l碌的用孤戶等箭于擁玻有了囑一個窯可以熄連接煎到運技營商足核心戲網(wǎng)的猶設備臣，這悲在過丈去是苗不可鼓能的覺，謹Fe任mt所oc信el緣l略網(wǎng)絡陵架構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揪作為動攻擊幅運營輸商核塑心網(wǎng)籮的工祖具。協(xié)Fe痛mt筆oc啊el愛l惰終端項尚未脾得到旬工信依部挨認可輕和銷枝售許努可發(fā)車放國Fe凳mt湊oc撲el直l弦在中張國實雄現(xiàn)大想規(guī)模片商用抗還存釘在著嗓眾多飯很嚴蔑重的擾問題借，因擺為休Fe論mt浮oc處el滅l鍋終端彎尚未尤得到耍工信訴部認主可和躲銷售島許可梁發(fā)放駕，從筆國外峰引進襪Fe礎mt圍oc財el梨l歷就只趟能是據(jù)以實胞驗為級名進萍口，史但這樣樣一宿次最侵多就殺能購建買胃50扁0劈臺，稿而且缺即使拘測試驢成功樣也沒夾辦法若賣給竟消費費者，退這也孟是運播營商篇布局獻Fe冤mt移oc棉el飲l槳所面商臨的般重要辦問題授。售Fe只mt量oc花el頁l堵的符3G漂PP得標準勺架構騎的確旬定滯炮后于等各個寇廠商途的產(chǎn)匙品實犯現(xiàn)。嘉也就色是說完各個匪廠商完的產(chǎn)萌品在亞標準績規(guī)范覆出現(xiàn)隔之前改就已拆經(jīng)趨夠于成典熟了旦，因威此，仙其中針的很境多接戲口是察基于俱私有五的協(xié)訪議。腎目前封正式辣商用碌Fe耍mt保oc條el鉗l臘的運占營商猾也沒舌有部柿署基程于標槍準的躍Iu始h卡接口層，政清府相西關部滅門也挪沒有檢指定仆行業(yè)顫標準紛的測五試規(guī)李范，前測試多驗證盜工作苦也不悼夠深往入。翁因此盲，基架于滋Fe牢mt配oc駐el郊l莊網(wǎng)絡為架構吉的標柄準化鄭工作療還有團待進夠一步對提升味。吃Fe縣mt粒oc瞇el劍l降產(chǎn)業(yè)妙鏈薄信弱，轉限制殘應用滅市場嚷發(fā)展扛從目撿前市豪場上花來看炎，除徒了運腫營商朵提及茅的少或數(shù)的皂幾個擇服務案，以搞及設旦備供冒應商禮提供燕的一色些基膛站產(chǎn)初品外乎，很伴少能慚看到特如漂WI賽FI斬產(chǎn)業(yè)富鏈中且那么尋全面社的產(chǎn)蜜品，滔而過胸于單霧一的合產(chǎn)品巧線也挺將導桂致用胖戶對夠Fe宏mt薄oc礙el岡l熄技術楚的熱度情有駛所降魯?s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