TD—SCDMA通訊技術(shù)在煤礦的應用的方法分析的論文
目前煤礦領(lǐng)域使用較多的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)是小靈通，它是窄帶語(yǔ)音技術(shù)，各個(gè)基站僅允許3個(gè)信道進(jìn)行同時(shí)通話(huà)，沒(méi)有1.9GHz頻率被征用及數據業(yè)務(wù)等，遠遠不能滿(mǎn)足今天的煤礦業(yè)對于無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、數字礦山、自動(dòng)化業(yè)務(wù)等的發(fā)展需要；WIFI技術(shù)主要應用在WLAN的無(wú)線(xiàn)本地局域網(wǎng)市場(chǎng)中，不支持移動(dòng)數據傳輸和無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)，存在跨基站時(shí)移動(dòng)業(yè)務(wù)經(jīng)常性掉線(xiàn)、通話(huà)質(zhì)量失真、空口無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的信道帶寬不夠恒定等弊端，無(wú)法保證所有手機的正常通話(huà)。所以，盡快將TD-SCDMA的3G通訊技術(shù)應用在煤礦領(lǐng)域中是一項緊迫的任務(wù)。
一、TD-SCDMA技術(shù)
TD-SCDMA的中文含義是時(shí)分同步碼分多址接入，它集中了FDMA、TDMA和CDMA的技術(shù)優(yōu)勢，是一種抗干擾能力較強、頻譜利用率很高、系統容量很大的移動(dòng)通信技術(shù)。
TD-SCDMA采用時(shí)分雙工接入方式，用到的關(guān)鍵技術(shù)包括智能天線(xiàn)技術(shù)、軟件無(wú)線(xiàn)電臺、聯(lián)合檢測技術(shù)、同步CDMA、自適應功率調整技術(shù)和接力切換技術(shù)等，支持非常豐富的業(yè)務(wù)，比如視頻共享、視頻留言、多媒體彩鈴、可視電話(huà)、視頻會(huì )議、手機郵箱等。另外，TD-SCDMA提供了主流、先進(jìn)的通訊技術(shù)，它優(yōu)良的無(wú)線(xiàn)特性和高帶寬數據能力使得礦用通訊和調度系統更加地完善。
小型TD-SCDMA無(wú)線(xiàn)通訊系統能夠實(shí)現數據傳輸、人員定位、視頻通話(huà)、視頻監控、語(yǔ)音、實(shí)時(shí)調度等功能。數據業(yè)務(wù)可以支持高速的上下行鏈路接入、高速的上下行鏈路分組接入和分組接人三種接入方式，能夠實(shí)現煤礦的遠程數據查詢(xún)、信息共享等功能。實(shí)時(shí)調度覆蓋的范圍很大，調度的及時(shí)性很高，準確性很強，服務(wù)的人數也很多，能夠很好地提升煤礦的生產(chǎn)管理效率，提高其在災變時(shí)的指揮救援能力，降低災變的發(fā)生給煤礦帶來(lái)的損失。
另外，因為T(mén)D-SCDMA的頻譜利用率高，所以不需要成對地分配頻段資源，這樣網(wǎng)絡(luò )的規劃和維護會(huì )變得比較簡(jiǎn)單，3G網(wǎng)絡(luò )部署的主流方案（光纖拉遠分布式基站技術(shù)）在井下的設備種類(lèi)只有一個(gè)，使得在井下進(jìn)行組網(wǎng)就更加簡(jiǎn)單，滿(mǎn)足了煤炭專(zhuān)網(wǎng)在各種地質(zhì)條件和環(huán)境下的組網(wǎng)要求。
二、3G的相關(guān)知識
3G是國際互聯(lián)網(wǎng)等的多媒體通訊技術(shù)與無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)結合形成的新一代通訊系統，它能處理視頻流、音樂(lè )、圖像等多種媒體形式，3G～2G相比，主要的優(yōu)勢是3G在數據速度，傳輸聲音的質(zhì)量等方面都有所提高。它可以在其通訊范圍內實(shí)現無(wú)線(xiàn)漫游，還能處理視頻流、音樂(lè )及圖像，同時(shí)也能和第二代系統很好地兼容。與現有技術(shù)相比，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：提高了數據傳輸速率和通訊質(zhì)量；用不同網(wǎng)絡(luò )間無(wú)縫漫游的技術(shù)，將Internet和無(wú)線(xiàn)通訊系統連接起來(lái)，為用戶(hù)提供更高級更多的服務(wù)；增大了系統容量。另外，3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )還支持不同數據傳輸速度，在室外、行車(chē)環(huán)境、室內支持2.8MB/s的下行速率和2.2MB/S的單載波上行速率，能夠確保數據業(yè)務(wù)的豐富性。
3G的網(wǎng)絡(luò )特征主要表現在無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)中，無(wú)線(xiàn)技術(shù)應用在3G蜂窩移動(dòng)通訊系統中包括應用頻段、射頻信道參數、信道糾錯技術(shù)、信道編碼技術(shù)、物理信道結構、復用方式、幀結構等多個(gè)方面。
3G的技術(shù)創(chuàng )新表現在它采用了寬帶射頻信道及高頻段的頻譜資源，支持高速率的業(yè)務(wù)：靈活地在寬帶信道中應用碼分復用、時(shí)分復用技術(shù)，單獨控制各個(gè)業(yè)務(wù)的功率和質(zhì)量，選取不同擴頻因子將具備不同QoS要求的每種速率業(yè)務(wù)都映射至寬帶信道上，然后實(shí)現多速率、多業(yè)務(wù)傳送。3G的主流技術(shù)都會(huì )在下行信道中使用快速閉環(huán)功率控制技術(shù)，從而使功率控制加快了。3G還采用了軟件無(wú)線(xiàn)和自適應天線(xiàn)技術(shù)，能夠提高系統的靈活性，降低成本。
三、將TD-SCDMA應用在煤礦中
TD-SCDMA煤礦移動(dòng)專(zhuān)網(wǎng)的解決方案可以滿(mǎn)足隨時(shí)隨地進(jìn)行移動(dòng)辦公的要求，使用礦用的TD終端手機，不管是在遠離礦區的地方還是在礦區都能夠及時(shí)地掌握煤礦的視頻圖像、安全信息、各種生產(chǎn)數據，因此可以對煤礦的安全生產(chǎn)實(shí)行遠程監控指揮。
1 將TD-SCDMA應用在煤礦中的應用方案設計
該設計的總體思路是：通過(guò)在煤礦的生產(chǎn)現場(chǎng)設置各種視頻采集終端、傳感器、無(wú)線(xiàn)TD手持終端、監控分站進(jìn)行各種信息數據的采集，然后將這些數據根據數據標準進(jìn)行打包匯總，再經(jīng)TD-SCDMA煤礦移動(dòng)專(zhuān)網(wǎng)傳輸到移動(dòng)客戶(hù)端（TD終端手機），顯示服務(wù)器端傳來(lái)的實(shí)時(shí)數據，同時(shí)提供快速信息查詢(xún)和語(yǔ)音通訊功能。
TD-SCDMA煤礦移動(dòng)專(zhuān)網(wǎng)的解決方案是：將綜合接人控制器、綜合調度交換機作為地面部分的核心設備，向外部提供多種接口，將安全監控系統、煤礦現有通訊系統進(jìn)行混合組網(wǎng)實(shí)現數據的共網(wǎng)和共享傳輸；對于煤礦的井下巷道環(huán)境，采用無(wú)線(xiàn)光電結合級聯(lián)的方式對井下通訊網(wǎng)絡(luò )實(shí)現有效覆蓋，通過(guò)礦用無(wú)線(xiàn)傳感器、礦用手機、定位中端，經(jīng)過(guò)基站系統的設備連接及空中接口的無(wú)線(xiàn)鏈路實(shí)現系統的多業(yè)務(wù)數據共網(wǎng)傳輸。
2 技術(shù)拓撲
應用TD-SCDMA的3G通訊技術(shù)的煤礦無(wú)線(xiàn)通訊綜合系統包括的設備主要是：綜合接入控制設備（核心網(wǎng)CN、RNC、語(yǔ)音調度系統）、礦用基站、本安基站、基站處理單元、交換調度機、TD-SCDMA礦用手持終端、配套電源等。其綜合系統結構如下圖1所示。
3 應用實(shí)例
神東大柳塔礦安裝使用了TD-SCDMA，井下基站設置在了運輸膠帶、運輸大港、各個(gè)采掘面、風(fēng)機房、水泵房等主要場(chǎng)所。井下的覆蓋信號狀態(tài)良好，進(jìn)行通話(huà)的質(zhì)量和地面上的3G手機通話(huà)質(zhì)量幾乎沒(méi)有區別，能實(shí)現實(shí)時(shí)圖像傳輸，視頻通話(huà)也很流暢，手機可以顯示每個(gè)調度室自動(dòng)化監測點(diǎn)的報表及數據，并且實(shí)現了監測點(diǎn)數據超限報警功能。
本實(shí)例通過(guò)TD-SCDMA綜合通訊系統實(shí)現了對人員定位、風(fēng)機、瓦斯等系統的實(shí)時(shí)數據收發(fā)，能夠真正實(shí)現隨時(shí)隨地掌握礦井下的情況，不管領(lǐng)導在哪里，都能通過(guò)該網(wǎng)絡(luò )接收礦井下的數據報表和實(shí)時(shí)圖像，對于隨時(shí)指揮和調度礦井下的生產(chǎn)活動(dòng)有重要意義。
結束語(yǔ)
TD-SCDMA采用了很多高端技術(shù)，有很好的發(fā)展前景，掌握TD-SCDMA通訊技術(shù)在煤礦中的應用方法，能夠實(shí)現對煤礦活動(dòng)的實(shí)時(shí)監控，對于提高當下煤礦生產(chǎn)的安全性具有重要作用。
參考文獻
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