晉牛煤礦礦用3G無線通信系統的應用設計

趙本峰　宋岳龍　劉國強　楊戈

摘要：文章針對煤礦現有6種井下無線通信系統進行了技術比較，比較后發現3G技術CDMA有明顯優勢；探討了在煤礦中遇到呼叫故障的問題，并且通過實際的檢查步驟給出了分析故障的過程，最終確定了故障原因，提出了解決的辦法；通過煤礦系統的正常運行，可以展望CDMA技術能為煤礦移動通信業務的更新發展和煤礦安全提供了非常有力的保證。

關鍵詞：煤礦；光傳輸通信；無線通信系統；CDMA2000技術；3G 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD822 文章編號：1009-2374（2017）11-0282-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.142

隨著國家對煤礦安全生產的日益重視以及各煤礦企業提高生產效率增強企業競爭力的需求日益強烈，煤礦對通信的安全性、便捷性、可靠性、實用性的需求日益強烈。通過與中國電信合作，將CDMA2000移動通信技術應用于井下，推出了系列化的煤礦移動通信系統。這樣不但為礦山企業井下信息化通信提供高效的可行性方案，同時能夠為運營商增加3G用戶。由于增加了井上的無線覆蓋，也提高了該礦區井上辦公區域以及生活區域的3G服務質量，為運營商進一步增加用戶提供了可能性。

1 礦井無線通信介紹

1.1 礦井無線通信定位

無線通信是有線通信的補充，實現移動監控巡查、應急調度等應用。有線調度電話是礦井工作調度的標配設備，在巷道和工作面都必須配置。礦井移動通信系統的通信范圍一般限于礦井及井上礦區，無直接和運營商互通的需求，一般通過程控交換實現網外電話的互通。

1.2 礦井無線通信產品的比較

基于軍用的CDMA技術，其容量大、抗干擾強是其顯著特點，相對其他技術在安全性、數據帶寬有著天然的優勢，提供業界第一的CDMA產品，不僅提供高質量的語音數據服務，也提供極具特色的專業集群指揮調度服務。

2 CDMA2000礦用通信系統架構

2.1 整體概述

隨著國家對煤礦安全生產的日益重視以及各煤礦企業提高生產效率增強企業競爭力的需求日益強烈，煤礦對通信的安全性、便捷性、可靠性、實用性的需求日益強烈。通過與中國電信合作，CDMA2000移動通信技術應用于井下，推出了系列化的煤礦移動通信系統。這樣不但為礦山企業井下信息化通信提供高效的可行性方案，同時能夠為運營商增加3G用戶。由于增加了井上的無線覆蓋，也提高了該礦區井上辦公區域以及生活區域的3G服務質量，為運營商進一步增加用戶提供了可能性。

通過煤礦CDMA2000移動通訊系統實現井上、井下移動終端之間，移動終端與調度，移動終端與外線之間的相互通信。設計范圍內能無縫覆蓋，系統覆蓋范圍內各種信號傳輸正常，語音清晰，無掉話、斷續現象。系統交換無阻塞。煤礦CDMA2000移動通信系統的應用更便于各級煤礦生產管理人員、電機車司機、皮帶維護工以及其他流動人員與指揮調度中心之間的相互聯系，便于井上和井下、井下人員之間實時便捷通信，從而提高安全管理水平，也為井下人員自救提供了條件。煤礦CDMA2000移動通信系統的廣泛應用必將有力地推動煤礦企業的經濟發展。

2.2 整體部署

2.2.1 系統整體組網結構。系統地面包括MSC（移動交換核心）、BSC（基站控制器）、DSS（集群通信系統）、1588時鐘服務器、以太網交換機。BSC的網絡接口板ABES出千兆光口，接地面核心交換機，井下基站接入器通過光纖和地面的核心交換機直接連接，井下基站接入器和地面的核心交換機可以使用主備光纖做保護。在井下的基站使用光纖連接井下基站接入器。井下基站使用定向天線或泄漏電纜，覆蓋礦井的各區域。

2.2.2 核心交換設備建設。方案采用電信MSC、BSC、HLR等交換設備，礦方新建系統相當于整個中國電信CDMA網絡的井下延伸。礦方只負責建設井下基站、接入器、礦用本安手機以及井上1588時鐘服務器，這樣大大節約了成本，并且可由電信對于整個網絡進行維護和管理，另外由于礦方與電信公網相當于是同一個系統，所以不存在礦方電話出局的問題。

2.2.3 頻點規劃。由于相當于電信CDMA2000網絡的延伸，頻點由中國電信進行統一規劃，不需要向無線電管理委員會申請。

2.2.4 井上基站覆蓋。采用中國電信的公用基站，如覺得信號不好，可以采用基站作為信號源，做室內分布。

2.2.5 井下基站覆蓋。井下基站通過光纖接入本安型接入器。接入器與各個基站采用星狀組網，每臺基站接入器最多可連接24臺井下基站。接入器通過光纖與井上核心交換機通信，井下各個基站通過基站接入器與井上BSC進行通信，同時接收井上1588服務器下發的時鐘同步信息。

井下由于多為狹長型通道，因此基本采用室內分布天饋系統（耦合器，定向天線，全向天線）方式，結合泄漏電纜進行覆蓋。根據巷道走勢、天饋系統的覆蓋能力，井下規劃若干臺基站。

井下基站設計布點原則：（1）直巷主要采用定向天線覆蓋，根據巷道寬度密度在300～400m；（2）彎曲巷道采用泄露電纜采用泄露電纜，每500m設立一個基站；（3）巷道交錯區域，在交叉路口設立一個基站、并采用多個天線進行分別覆蓋。

3 系統主體功能介紹

3.1 傳統語音業務

基本業務：

3.1.1 移動性電話業務。移動性電話業務為CDMA2000礦用通信系統用戶提供了與系統中的其他用戶或另一電信網絡（例如GSM、PSPDN、PSTN、ISDN等）中的其他用戶進行語音通信的能力。

3.1.2 緊急呼叫業務。緊急業務是指集群用戶發起呼叫到就近的緊急呼叫中心（如110報警），它是電信業務中的一種，類似于電話業務，但建立呼叫相對簡單且快速。

這項業務向被叫用戶提供主叫用戶號碼。

3.2 無線數據業務

3.2.1 電路數據業務。CDMA2000礦用通信系統支持14.4kbps的電路數據業務，主要可以用于傳真、低速上網、低速數據傳輸。

3.2.2 分組數據業務。CDMA2000礦用通信系統采用了第三代移動通信技術，可以提供較高的數據速率。目前CDMA20001x系統的全信道數據速率達153.6kbps，CDMA20001xReleaseA的數據速率達307.2kbps，EV-DORls0的數據速率達2.4M、EV-DORev.A的數據速率達3.1M，EV-DORev.B階段最大可提供高達14.7Mbps的數據速率。

4 結語

礦用3G無線通信系統是現代礦井必不可缺的手段，煤礦井下工作較為繁瑣，工作地點較為分散，因此一種通信系統很難達到全礦井覆蓋的目的，由于礦井井下條件較為惡劣，嚴重制約了全礦井移動通信的發展，目前3G無線通信技術在礦井的高效運用，給我國煤礦通信業的發展帶來了新的發展契機和挑戰。

參考文獻

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[2] 惠艷條，張生益，劉洪日.礦井移動通信系統[J].工礦自動化，1999，（5）.

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[4] 林曙光.CDMA2000分組域網絡技術[M].北京：北京郵電大學出版社，2006.

作者簡介：趙本峰（1980-），江蘇豐縣人，華洋通信科技股份有限公司助理工程師，研究方向：礦井綜合自動化、信息化的研究與應用。

（責任編輯：秦遜玉）