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1、TD-SSCDMMA与Femmtoccelll用于矿矿井通信信的对比比分析httpp:/t ( 20111/66/144 133:499 )摘要：文文章针对对煤炭行行业信息息化的发发展需求求和特点点，结合合TD-SCDDMA和和Femmtoccelll的技术术特点，对对基于FFemttoceell的的矿用无无线通信信系统和和基于TTD-SSCDMMA的煤煤炭专网网系统进进行分析析，说明明了各自自的特点点，并对对其在矿矿井中的的适用性性做了对对比。对对比结果果表明：基于FFemttoceell的的矿用无无线通信信系统在在技术和和实现上上具有很很多不足足，而大大唐移动动提出的的基于TTD-SSCD
2、MMA的煤煤炭专网网系统从从规划到到实施具具有较高高的可行行性，完完全符合合煤矿特特殊作业业环境对对通信的的需求，是是广大煤煤矿企业业首选的的矿井无无线通信信解决方方案。关键词：通信；TD-SCDDMA；Femmtoccelll；矿井井1 引言言随着移动动通信技技术迅猛猛发展，3G已经在中国大规模建网并投入商用，可以说公众移动通信网络的飞速发展为广大人民的生活与工作带来了全新的体验与极大的便利。但是相比公网而言，行业领域的移动专网水平已经不能满足现有行业应用的发展需要，因此尽快在行业应用中引入先进的通信技术，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，随随着石油油资源的的紧张、石石油
3、价格格的飚升升，煤炭炭行业的的重要性性和不可可替代性性也日益益凸现。众众所周知知，我国国是一个个煤炭大大国，已已探明煤煤炭存储储量居世世界第三三，煤炭炭开采量量居世界界第一，但但是，我我国同时时也是矿矿难大国国，矿难难死亡人人数高居居各类行行业安全全事故之之首，国国家安全全生产监监督管理理总局公公布，220100年全国国煤矿事事故发生生14003起，死死亡24433人人，严峻峻的安全全生产形形势已经经迫使煤煤炭企业业开始在在国家政政策的强强力支持持下寻求求煤矿安安全生产产信息化化的解决决方案和和产品，国国家也通通过各种种政策强强制煤炭炭生产必必须走工工业化、信信息化结结合的道道路。2基于FFe
4、mttoceell的的矿用无无线通信信系统2.1 FemmtoccelllFemttoceell又又可称为为毫微微微小区、家家庭基站站，是近近年来根根据3GG发展和和移动宽宽带化趋趋势推出出的低功功率、超超小型化化移动基基站。它它具有11个载波波，发射射功率为为101000 mWW，覆盖盖半径为为502000 m，支支持46个活活动用户户（最多多可支持持16个用用户），允允许的最最大用户户运动速速度为110 kkm/hh。在地面应应用中，Femtocell使用IP协议，通过用户已有的ADSL、LAN等宽带电路连接，远端由专用网关实现从IP网到移动网的联通，可为用户提供语音及数据通信服务。Fem
5、tocell的大小与ADSL调制解调器相似，具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点，是蜂窝网络解决室内覆盖问题的一个重要手段。目前，FFemttoceell有有适用于于CDMMA、GSMM、UMTTS的各各种标准准和支持持2G、2.55G、3G的产产品，其其制式、频频段与运运营商现现有基站站相同，手机等移动终端可以与地面移动通信网络通用。2.2 系统结结构最初Feemtoocelll是被被设计为为应用在在家庭环环境中的的消费电电子产品品，随着着对Feemtoocelll技术术研究的的深入，人人们发现现Femmtoccelll的潜力力不仅仅仅是只在在家中使使用。由由于它的的大小与与AD
6、SSL调制制解调器器相似，发发射功率率小，具具有安装装方便、自自动配置置、即插插即用等等特点，人人们开始始考虑将将它应用用在煤炭炭、石油油等行业业领域，并并提出了了基于FFemttoceell的的矿用无无线通信信系统。基基于Feemtoocelll的矿矿用CDDMA无无线通信信系统结结构如图图1所示：图1 基基于Feemtoocelll的矿矿用WCCDMAA无线通通信系统统结构Fig 1 WWireelesss CCommmuniicattionn Syysteem SStruuctuure of Minne WWCDMMA bbaseed oon FFemttoceell基于Feemtooc
7、elll的矿矿用WCCDMAA无线通通信系统统采用现现有的IIP传输输，Feemtoocelll通过过工业以以太网与与地面主主系统相相连，井井下通信信的网络络架构可可采用标标准的FFemtto网络络架构实实现井下下、井上上通信的的结合，传传输使用用矿区已已经部署署的井下下工业以以太环网网。Feemtoocelll包含含了Noode B（即即移动基基站，一一般由控控制子系系统、传传输子系系统、射射频子系系统、中中频/基带子子系统、天天馈子系系统等部部分组成成）和RRNC的的功能，它它通过UUu接口口与UEE通信；同时通通过Iuuh接口口经矿区区宽带承承载网与与Femmtoccelll网关相相连，
8、然然后通过过Iu接口口连接到到核心网网络（核核心网包包括移动动交换中中心MSSC和用用户归属属位置寄寄存器HHLR等等,其主要要作用是是整个呼呼叫信令令控制和和承载建建立)，核心心网络采采用的是是现网核核心网。2.3系系统分析析无线干扰扰问题与传统基基站相比比，Feemtoocelll具有有1个载波波，发射射功率为为101000 mWW，覆盖盖半径也也相应较较小，一一般为5502200mm，最多多可支持持466个活动动用户，因因此，在在井下FFemttoceell的的部署数数量不是是一个小小数目，尤尤其是在在井下人人员较多多的大中中型煤矿矿。需要要注意的的是，无无线频谱谱是有限限的，当当使用F
9、Femttoceell的的数量比比较多之之后，网网络管理理的复杂杂度会随随着增加加，Feemtoocelll之间间的信号号干扰就就有可能能变大，如如何降低低相互之之间的无无线干扰扰是需要要继续探探讨的问问题。同步问题题同步问题题也是基基于Feemtoocelll的矿矿用无线线通信系系统不可可忽略和和避免的的问题，尤尤其是在在国内环环境下，Femtocell同步是一个挑战，目前Femtocell和网络的同步主要是用GPS同步，在很多场景下没有办法获得足够多的GPS信号。在国内，矿井的平均深度超过300米，最大井深超过1000米，在矿井中，几乎不可能获得GPS信号，基于此，必须要寻求不依赖于GPS
10、的替代方式，Femtocell才能够真正实现用户安装即插即用。切换问题题目前Feemtoocelll还无无法实现现网络优优选，在在手机进进入Feemtoocelll区域域时无法法切换进进去，出出来时又又无法切切换到宏宏网络。Femtocell用在矿井中，连续大面积覆盖的情况下需要用多个Femtocell进行覆盖，这时候需要考虑手机从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连续覆盖场景下，所需要的Femtocell的数量不是一个小数目，而且一个Femtocell的覆盖半径只有50200m，在通话或做其他业务时，很容易
11、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。Femttoceell网网络架构构的安全全问题使用过WWIFII的用户户都有这这样的体体验，如如果不设设置任何何密码，WIFI连接很容易被其他人盗用。当一个用户在家里通过WIFI路由器上网，楼上的邻居也可以毫无阻碍的使用这个WIFI连接上网。和WIFI一样，Femtocell也存在信号泄露的问题，因此Femtocell必须保证未授权的用户无法使用Femtocell的信号进行业务。拥有Femtocell的用户等于拥有了一个可以连接到运营商核心网的设
12、备，这在过去是不可能的，Femtocell网络架构必须保证用户无法利用Femtocell作为攻击运营商核心网的工具。Femttoceell终终端尚未未得到工工信部认认可和销销售许可可发放Femttoceell在在中国实实现大规规模商用用还存在在着众多多很严重重的问题题，因为为Femmtoccelll终端尚尚未得到到工信部部认可和和销售许许可发放放，从国国外引进进Femmtoccelll就只能能是以实实验为名名进口，但但这样一一次最多多就能购购买5000台，而而且即使使测试成功功也没办办法卖给给消费者者，这也也是运营营商布局局Femmtoccelll所面临临的重要要问题。Femttoceell的
13、的3GPPP标准准架构的的确定滞滞后于各各个厂商商的产品品实现。也也就是说说各个厂厂商的产产品在标标准规范范出现之之前就已已经趋于于成熟了了，因此此，其中中的很多多接口是是基于私私有的协协议。目目前正式式商用FFemttoceell的的运营商商也没有有部署基基于标准准的Iuuh接口口，政府府相关部部门也没没有指定定行业标标准的测测试规范范，测试试验证工工作也不不够深入入。因此此，基于于Femmtoccelll网络架架构的标标准化工工作还有有待进一一步提升升。Femttoceell产产业链薄薄弱，限限制应用用市场发发展从目前市市场上来来看，除除了运营营商提及及的少数数的几个个服务，以以及设备备供
14、应商商提供的的一些基基站产品品外，很很少能看看到如WWIFII产业链链中那么么全面的的产品，而而过于单单一的产产品线也也将导致致用户对对Femmtoccelll技术的的热情有有所降低低。更重重要的是是，由于于产品的的缺乏，直直接导致致了应用用市场的的停滞不不前，运运营商的的业务难难以得到到更好的的推广，更更别提商商业模式式能有所所创新了了。3 基于于TD-SCDDMA的的煤炭专专网解决决方案煤炭等国国家敏感感行业对对通信的的安全性性、保密密性、可可靠性决决定了具具有自主主知识产产权的TTD-SSCDMMA在煤煤炭行业业应用时时得天独独厚的生生命力！TD-SCDDMA技技术应用用于煤炭炭行业，一
15、一方面可可以煤炭炭行业的的建设及及发展保保驾护航航，也可可进一步步增强TTD-SSCDMMA产业业的实力力，促进进TD-SCDDMA产产业链上上各个环环节领域域的发展展，还可可进一步步提升TTD-SSCDMMA的技技术价值值，为今今后TDDD系统统的发展展，TDD-SCCDMAA向国外外的拓展展奠定更更加坚实实的基础础！是对对党中央央提出的的“通过技技术创新新发展经经济”的具体体践行。3.1 方案总总体架构构凭借TDD-SCCDMAA领域的的核心优优势，大大唐移动动积极探探索TDD在各行行业领域域的应用用，率先先开发出出适用于于煤炭、油油田、核核电、风风电、人人防、特特通等多多个行业业信息化化
16、应用的的小型化化TD-SCDDMA企企业专网网系统TDDeN（TD-SCDDMA Entterpprisse NNetwworkk，TD-SCDDMA企企业专网网），该该系统可可充分满满足行业业用户的的生产与与生活需需要，深深度推进进工业化化与信息息化的相相互融合合，TDeeN具有有综合性性业务通通信网、组组网灵活活，业务务扩展能能力强、多多点互联联和自由由漫游能力力、适应应多种企企业运行行环境并并具有良良好的兼兼容性以以及高可可靠性和和高安全全性的特特点。该该方案的的总体结结构如图图2所示：图2 TTD-SSCDMMA专网网拓扑图图Fig 2 TD-SCDDMA Entterpprisse
17、NNetwworkk Toopollogyy3.2 方案特特性系统主设设备说明明TDR1100：综合接接入控制制设备，主主要完成成用户业业务的接接入与综综合处理理；TDDR1000采用用小型化化的设计计原则，将将基站控控制器、基基带处理理部分、分分组业务务核心网网功能进进行整合合，更适适用于企企业用户户的需要要，减少少了设备备的建网网成本。TDS1100：交换调调度机，主主要集成成了TDD-SCCDMAA公网中中核心网网CS域的的MSCC seerveer的功功能，同同时具有有交换和和调度的的功能，最最大支持持50000用户户。TDU1100：井下本本安型基基站，主主要完成成井下网网络的覆覆盖
18、。TTDU1100使使用本安安型电路路设计，具具备防爆爆、低功功耗、低低热量、高高可靠性性的特性性。TDU2200：井上室室内型基基站，用用于井上上室内网网络覆盖盖，提供供稳定、高高速的数数据业务务；最大大拉远距距离400km，具具备高效效率、结结构紧凑凑的特性性。TDU3300：井上矿矿用基站站，主要要完成地地面室外外网络覆覆盖；TTDU3300利利用光纤纤拉远的的应用优优势，充充分考虑虑了用户户在业务务、容量量、覆盖盖、传输输、电源源、安装装、维护护等方面面的需求求，采用用一体化化的设计计，集成成度高，并并可实现现远端独独立覆盖盖，从而而节省了了站址资资源。系统性能能支持的CCS话务务量：
19、880Errl；支持的PPS吞吐吐量：224M；井下支持持12载波波，支持持20000个语语音用户户；井下可连连接1444个TDUU1000；井下基站站为本安安型设计计；井下设备备全部采采用光缆缆连接，不不涉及任任何电信信号，安安全可靠靠，不会会有打火火的危险险。该系统支支持122.2KK实时语语音业务务，支持持HSDDPA/HSUUPA，可可通过调调度台同同时解决决煤矿井井上、井井下的通通信问题题，达到到纵向调调度灵活活可靠，矿矿区内外外通信畅畅通无阻阻，不仅仅能满足足日常安安全生产产的通信信需要，而而且能够够保证在在自然灾灾害和矿矿井事故故发生时时进行应应急指挥挥通信。该专网系系统可大大可
20、小，根根据不同同的场景景需求可可灵活进进行定制制，适用用于小型型煤矿、大大中型煤煤矿以及及多矿等等煤矿企企业。3.3 方案分分析基于TDD-SCCDMAA的煤炭炭专网系系统是大大唐移动动专门针针对煤炭炭通信环环境设计计开发的的移动专专网通信系系统，具具有如下下特色：技术的先先进性TD采用用的是时时分双工工的接入入方式，是是拥有我我国自主主知识产产权的33G国际际通信标标准，是是获得国国际电信信联盟（ITU）批准的主流标准。TD-SCDMA提供了先进、主流的通信技术，其高话质、高带宽数据能力、优良的无线特性，使得矿用通信与调度系统更加完善。与公网技技术同源源中国移动动网络的的充分验验证和锤锤炼，
21、确确保系统统性能充充分稳定定，达到到电信运运营级标标准；同同源技术术，使得得煤炭专专网搭载载中国移移动公网网，得到到长期优优化和发发展；与与公网同同步，使使得TDD-SCCDMAA产品能能够成为为真正意意义上的的大众产产品，成成本大大大降低，可可为专网网用户提提供价廉廉物优的的设备。强大的产产业联盟盟从终端芯芯片到主主设备，从从仪器仪仪表到业业务应用用，TDD拥有强强大的产产业联盟盟后盾；而大唐唐也是国国资委直直接管辖辖下的优优势品牌牌，可确确保客户户的投资资得到长长期保障障，专网网后续的的发展与与技术演演进可获获得强力力支持。综合性业业务通信信网TDeNN支持丰丰富的业业务类型型：高质质量的
22、语语音业务务、多方方通话、可视电话、点对点短信、短信群发、数字集群调度、视频监控、可与公网互连互通、有线和无线电话可统一调度以及其他数据业务。组网灵活，业务拓展能力强频谱利用用率高，覆覆盖范围围广，网网络规划划与维护护简单；设备小小型化，采采用3GG网络部部署主流流方案光纤纤拉远分分布式基基站技术术，专网网系统可可大可小小，根据据不同的的场景需需求可灵灵活进行行定制，组组网灵活活；开放放的系统统平台提提供免费费的上层层应用接接口，便便于业务务扩展。高可靠性性和高安安全性井下设备备无需电电源的光光纤信号号传输方方式，带带宽高、距距离远、造造价低、更更安全、网网络建设设更加灵灵活、便便捷；依依从国
23、际际一流通通信标准准，拥有有高可靠靠性和安安全性，井井下设备备（基站站）完全全符合煤煤炭行业业的本质质安全标标准，进进一步满满足煤炭炭安全生生产的特特殊要求求，专网网产品采采用热备备份或负负荷分担担等冗余余设计方方式，确确保达到到电信级级设备的的要求。4 对比比分析以下将从从井下无无线通信信系统的的几个关关注点对对两种系系统方案案进行对对比分析析：电气防爆爆：基于于TD-SCDDMA的的煤炭专专网系统统的井下下设备（基基站）完完全符合合煤炭行行业的本本质安全全标准，满满足煤炭炭安全生生产的特特殊要求求；而基基于Feemtoocelll的矿矿用无线线通信系系统并不不能保证证井下设设备的电电气防爆
24、爆性能，安安全性还还有待于于进一步步提升。发射功率率：两种种方案井井下设备备的发射射功率都都较小，以以达到本本质安全全防爆要要求。设备小型型化：TTDR1100体体积小、重重量轻，可可方便地地安装在在建筑物物的室内内墙体上上、199寸标准准机柜内内，可直直接安装装于室内内环境实实现低成成本快速速部署；而Feemtoocelll需要要安装在在井下，虽虽然能实实现小型型化，但但安装数数量较多多。抗干扰能能力强：基于TTD-SSCDMMA的煤煤炭专网网系统中中TDUU1000双向覆覆盖，覆覆盖距离离5000米，TDDU之间间的相互互干扰较较小，并并且TDD-SCCDMAA技术本本身的抗抗干扰能能力较
25、强强；而基基于Feemtoocelll的矿矿用无线线通信系系统中FFemttoceell覆覆盖半径径较小，设设备相对对集中，电磁干扰严重，抗干扰能力较弱。组网灵活活，易于于维护：基于TTD-SSCDMMA的煤煤炭专网网系统采采用3GG网络部部署主流流方案光纤纤拉远分分布式基基站技术术，专网网系统可可大可小小，根据据不同的的场景需需求可灵灵活进行行定制，只只需要一一台PCC机就能能对专网网设备进进行操作作维护，网网络规划划与维护护简单；由于FFemttoceell是是连接到到现有核核心网的的，Feemtoocelll的操操作与维维护系统统与运营营商现有有设备的的操作与与维护系系统必须须是彼此此独
26、立的的，从而而避免FFemttoceell与与现有设设备产生生耦合。防护性能能好、抗抗故障能能力强：基于TTD-SSCDMMA的煤煤炭专网网产品采采用热备备份或负负荷分担担等冗余余设计方方式，具具有较强强的抗故故障能力力；而FFemttoceell不不具备热热备份等等冗余设设计方式式，抗故故障能力力较弱。5 结论论本文结合合煤炭行行业的应应用需求求和技术术特点，结结合TDD-SCCDMAA和Femmtoccelll的技术术特点，对对基于FFemttoceell的的矿用无无线通信信系统和和基于TTD-SSCDMMA的煤煤炭专网网系统进进行分析析，并从从井下无无线通信信系统的的几个关关注点对对其在矿矿井中的的适用性性做了对对比。对对比结果果表明：基于TTD-SSCDMMA的煤煤炭专网网系统从从规划到到实施具具有较高高的可行行性，是是完善、先先进、统统一的综综合信息息系统解解决方案案，完全全符合煤煤矿特殊殊作业环环境对通通信的需需求，是是广大煤煤矿企业业首选的的矿井无无线通信信解决方方案。作者：王王安义邱邱晓丽彭彭渝 来源源：C1114中中国通信信网来源：hhttpp:/t/1776/aa60880822.httml