矿用无线通信技术比较概况

二号煤矿无线通信现状及三种矿用二号煤矿无线通信现状及三种矿用 无线通信技术比较无线通信技术比较 信息化办公室信息化办公室 2012/92012/9 1 1 / 1313 目录目录 1.1. 2.2. 3.3. 4.4. 5.5.小结小结 1 13 3 矿用无线通信系统性能分析矿用无线通信系统性能分析 1 12 2 TD-SCDMATD-SCDMA 无线通讯技术无线通讯技术. . 7 7 WIFIWIFI 无线通讯系统无线通讯系统 . .4 4 PHSPHS 无线通讯系统（小灵通）无线通讯系统（小灵通） . .3 3 2 2 / 1313 目前二号矿使用的矿用无线通信技术为 PHS（俗称小灵通） ，从 2007 年底开始已经使用四年多了，随着大巷的开拓及延伸，原有的 系统已不能满足现有安全生产及管理的功能需求。 如若要满足现在井 下辅助通信需求，目前唯一的办法就是对该系统进行改造升级， 如果 要对我矿现有系统改造升级， 目前井下所有的基站需更换， 主通信线 缆及机房内核心设备通信基站控制器需重新更换， 其升级系统花费和 新上一套通信系统花费基本不相上下。 但是目前市场上矿用无线通信技术有三种 PHS无线通讯系统 （小 灵通） 、WIFI 无线通讯系统、3G 无线通讯系统（TD-SCDMA） 。以下是 针对这些技术在煤矿中的使用情况所逐一进行分析。 1. PHS1. PHS 无线通讯系统（小灵通）无线通讯系统（小灵通） 小灵通PHS无线市话技术源自日本，它使传统意义上的固定电 话不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用， 随 时随地接听、拨打本地和国内、国际电话。它采用微蜂窝技术，通过 微蜂窝基站实现无线覆盖，将用户端（即无线市话手机）以无线的方 式接入本地电话网，是固定电话的有效延伸和补充。被称为“固话的 补充和发展”。 以小灵通为代表的无线市话，在解决一定时期的应 用是很好的选择。 2009 年 2 月，政府主管部门已明确要求所有1900-1920MHz 频段 3 3 / 1313 无线接入系统应在2011 年底前完成清频退网工作，以确保不对 1880-1900MHz 频段 TD-SCDMA 系统产生有害干扰。这意味着，小灵通 将要在今年年内彻底退网。目前所有生产厂家都停止生产， 设备及板 件无法买到，对今后维护及故障处理造成最大困难。 2. WIFI2. WIFI 无线通讯系统无线通讯系统 所谓 WiFi，是由一个名为“无线以太网相容联盟”的组织所发 布的业界术语，中文译为“无线相容认证”。 它是一种短程无线传输 技术，能够在一百米左右范围内支持互联网接入的无线电信号。 随着 技术的发展，以及 IEEE 802.11a 及 IEEE 802.11g 等标准的出现， 现在 IEEE 802.11 这个标准已被统称作 WiFi。 （1）通话质量 WiFi技术主要采用的语音编码技术有ITU-T定义的G.729、 G.711 4 4 / 1313 等，G.729 的工作范围是 6.4kbit/s～11.8kbit/s，语音质量也在此 范围内有一定的变化，G.711 的通话效果好，但占用带宽较大，减小 了系统的容量。WiFi 传输带宽随环境动态变化，带宽越小，时延越 大，因此通话质量无法保障。加上没有严格的同步机制，又加大了时 延。 而 TD-SCDMA 技术采用了 AMR（Adaptive Multi-Rate，自适应多 速率）语音编码方式，自适应的基本概念是以更加智能的方式解决信 源和信道编码的速率分配问题， 使得无线资源的配置和利用更加灵活 和高效，在信道很差的时候采用速率比较低的编码器， 这样就能分配 给信道编码更多的比特数来实现纠错， 实现更可靠的差错控制，从而 有效地抑制错误发生，提高话音质量，增强抗信道误差的能力，传输 时延小。 （2）切换机制 由于 IEEE802.11 网络自身的不足， 在 AP 间跨区切换方面没有很 好的支持。现代 WiFi 网络的 AP 虽然密度很高，但每个 AP 覆盖的范 围有限。按正常速度行走， 每几秒钟就可能发生一次漫游，每次漫游 都可能会出现突发丢包的现象， 而且手机只能在本基站下通讯， 手机 跨基站移动通话会导致掉线，严重影响通信质量。 而 TD-SCDMA 的关键技术之一就是接力切换技术，能很好的支持 小区间切换、基站间切换以及与其他网络的切换。 （3）信息安全与抗干扰性 802.11i 协议本身提供了强大的安全措施。但在语音部署上由于 5 5 / 1313 漫游切换效率考虑以及 Wifi 手机本身支持能力有限，只能考虑简单 的接入认证和加密方式。Wifi 工作在 ISM 国际开放频段 2.4GHz 的频 段上，网络易受到攻击，信息很容易被窃取。在这个频段上信号混杂 且交叉干扰大，传输带宽随环境动态变化，语音通话有异步滞后感。 频繁的信号干扰可能导致服务质量的快速下降。 而且这个频段上只有 3 个不重叠的信道，所以没有很好的办法来解决干扰问题。 （4）发射功率和待机时间 Wifi 接入点和 Wifi 终端设备的发射功率都在 100mW 左右。即使 在使用更低的发送功率也能完全满足要求的情况下， 这个发射功率也 不会有任何的变化。由于处于相同的发送功率，Wifi 终端之间的干 扰问题会很严重， 距离接入点较近的终端会对较远的终端产生很大的 干扰，并且会很快的消耗 Wifi 终端的电量，导致 wifi 终端的待机时 间很短。 在 TD-SCDMA 网络中，采用了自适应功率调整技术，包括开环、 闭环和外环三种功率控制技术。 开环功率控制用于确定用户的初始发 射功率，或用户接收功率发生突变时的发射功率调节。 闭环功率控制 可较好地解决因上、 下行信道电波功率的不对称性而精确性难以保证 的问题。 外环功率控制技术是通过对接收误帧率的计算, 确定闭环功 率控制所需的信干比门限。正是由于这些精确的功率控制， 使得终端 和基站都会根据环境不断的调整发射功率， 由此来降低不同用户之间 的干扰，也减小了终端的耗电量，提高了待机时间。 TD_SCDMA 工作电流仅为 100MA 左右，待机电流为 5MA 左右，远 6 6 / 1313 低于 WIFI。 （5）覆盖距离 无线链路预算是移动通信无线网络覆盖分析最重要的手段之一， 主要工作是在保证通话质量的前提下， 确定基站和终端之间的无线链 路所能允许的最大路径损耗， 进而确定无线网络能够覆盖的区域。 核 心问题就在于接收机灵敏度，由于WIFI 本身的技术限制-80dbm 就是 其覆盖极限了，而 TD-SCDMA 系统可以做到-110dbm，使覆盖距离扩展 4 倍以上。Wifi 的覆盖距离一般最大只有 200-300 米。 3. TD-SCDMA3. TD-SCDMA 无线通讯技术无线通讯技术 TD-SCDMA 技术是 ITU 正式发布的第三代移动通信空间接口技术 规范之一，它得到了 CWTS 及 3GPP 的全面支持。TD-SCDMA 是集 CDMA、 TDMA、FDMA 技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰 能力强的移动通信技术。它采用了智能天线、联合检测、接力切换、 同步 CD