煤矿无线通信技术分析.doc
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1、煤矿无线通信技术分析中国是世界煤炭储量、产量和用量最大的国家,而我国又是一个高瓦斯煤矿和安全事故频发的国家,据2011年国家安全生产监督管理总局通信信息中心的统计,我国平均每7天发生一起矿难,每百万吨的煤炭生产就要死亡3人,列全球煤矿安全事故数量之首,是美国欧洲等发达国家煤矿生产死亡率的10倍!长期以来,我国煤炭生产安全技术特别是矿井通信技术,落后世界发达国家近30年,这也就为煤矿生产埋下了重大安全隐患!为了改变我国多年以来矿井通信只能依赖简陋的防爆固定话机的落后技术面貌,从2000年起,经过国家安监总局、煤科总院、中国矿大等多家从事煤炭生产安全研究和行业管理的权威机构与专家论证,终于诞生了国
2、内第一套基于PHS技术的大规模组网通信的真正意义上的煤矿无线通讯与移动调度系统(俗称矿井小灵通),及其相关的行业产品安全检测标准,由此开创了我国煤矿无线通信的新纪元!近十年随着我国经济的飞速前进和对煤炭需求量的大幅增长,使得煤矿无线通信技术与市场也得到了的迅猛发展,众多专网移动通信技术纷纷涌入了该领域,如:PHS矿井小灵通、802.11矿井WIFI、TD-SCDMA矿井伪3G、CDMA450矿井大灵通、以及2011年最新推出的基于全球下一代移动通信标准LTE-3G的eXtended Global Platform(简称矿井XGP)技术。截止到2012年上半年,国内已经有超过50家企业通过了矿井
3、无线通信产品的煤炭安全认证,进入了煤矿无线通信市场,而这些企业的OEM产品核心技术主要来自于国内6家设备研发商和生产商,即:ZTE中兴通讯、UT斯达康、LNC北京宇联信通、大唐移动、深圳华科力扬、杭州绿宇科技;其中前4家企业为完全掌握手机终端、通信基站、无线接入、移动交换等全部产品核心技术的厂商;后2家企业仅掌握手机终端技术,其余整体解决方案需要系统集成。如此纷繁复杂的无线通信体制和产品技术,既为广大煤炭企业带来了更多的技术方案选择和产品价格优势,同时,也给煤矿用户带来了不少的困惑!加之许多煤矿通信行业的从业公司与厂商在产品推销过程中,为了获得销售业绩片面夸大或贬低某种技术标准,造成了目前国内
4、该领域的技术与市场混乱,使得很多煤矿企业只能持观望状态,无法在这些技术和产品中选择对自己最为合适且性价比最好的无线通信解决方案,这也成为了目前煤矿通信系统投标过程中所面临的最大的也是最主要的问题!为此本人作为长期从事煤矿无线通信与移动调度领域的研发者和从业者,以科学客观冷静的视角,对目前煤矿行业已有的通信技术体制及其产品优缺点进行如下分析对比,以供广大煤矿企业与用户参考。LTE-3G矿井无线通讯与移动调度定位解决方案技术特点PHS(小灵通)TD-SCDMA(伪3G)WIFICDMA450LTE-3G国际电信标准RCR-STD28 4.0TD-SCDMAIEEE 802.11无XGP/WCDMA
5、全球电信用户2亿1500万无无16亿电信规模运营大规模商用成功小规模商用失败无无大规模商用成功移动通信体制TDD/FDDTDD+CDMADSSS直序扩频CDMAOFDM/CDMA+FDD/TDD系统移动交换支持ITU标准支持ITU标准软交换系统集成无支持ITU标准工业CTI调度成熟支持无简单支持无成熟支持技术等产业链非常成熟不成熟成熟不成熟非常成熟市场应用方向电信运营企业通信小规模电信运营家庭无绳电话村村通电信运营企业通信技术发展定位同步移动语音通信同步移动语音通信异步无线数据传输语音通信移动通信/数据传输产品核心技术中国全部自主研发中国全部自主研发国外进口核心技术标准与配套ASIC煤矿应用规
6、模大规模主流应用小规模主流应用大规模主流应用早期应用小规模主流应用同步通话切换支持支持不支持支持支持跨基站呼通率95%95%50%95%95%手机通话质量语音压缩算法,好语音压缩算法,好数据压缩算法,音质差且滞后语音压缩算法,好井下覆盖方式多基站分布覆盖射频光纤覆盖多基站分布覆盖漏泄电缆多基站分布覆盖井下通信距离300米400米200米100米800米建网维护成本矿用电缆,中射频光纤,高光纤环网,低漏泄,高光纤环网,低手机移动调度无无无无支持手机键盘调度人员精确定位支持基站区域定位无支持基站区域定位无支持精确定位10米产品安全指标手机10mw手机功率1w手机功率100mw手机1w手机功率50m
7、w基站功率10mw基站功率50w基站功率200mw基站30w基站功率200mw安全不安全安全不安全安全无线频率分配19G,77个频点,2012年后清频,微蜂窝基站仍可用。19/2G,2012年后国家不再发展,电信公网逐步淘汰。2.4G,ISM开放频段干扰大,且国家无委禁止语音通信。450M,与航空公安频段冲突非法占用。1.9/2.5G,255个频点,符合国家产业政策与国际通信标准。空口业务带宽信道带宽恒定,语音通话无滞后,384Kb/s。信道带宽恒定,语音通话无滞后,DL=2M,UL=1M。信道带宽变化剧烈,语音通话严重异步滞后,11Mb/s。信道带宽恒定,语音无滞后,1Mb/s。信道带宽恒定
8、,语音数据同传无滞后,DL=7M,UL=5M。手机图像传输无彩色5帧/秒无无彩色20帧/秒井上井下互联地面井下可同时建网,支持手机井上井下互联互通。国家禁止地面建基站干扰电信公网井上井下无法互联。地面井下可同时建网,支持手机井上井下互联互通。国家禁止地面建基站,干扰航空公安。地面井下手机双网双频切换与互联互通,私网公网无害兼容。终端待机时间10天3天2天3天7天光线环网接入不支持不支持全系统支持不支持全系统支持多网合一互联不支持不支持全系统支持不支持全系统支持短信联动告警不支持不支持不支持不支持支持无线集团电话无此产品无此产品造价低免维护小型矿山无线通讯产品无此产品造价低免维护小型矿山无线通讯
9、产品煤矿增值应用无免费技术改造无免费技术改造无免费技术改造无技术改造提供免费技术改造1, PHS(矿井小灵通)PHS技术符合国际电信联盟ITU规定的全球第二代移动通信标准,在世界十多个国家电信公网中有成功的商用运营历史,目前在网用户人数还有2亿,企业专网用户人数则已超过3000万,该技术标准性、成熟性、可靠性、实用性不言而喻。作为我国第一个煤矿无线通信技术标准,矿井小灵通已经成功应用了近500家煤炭生产企业,同时在电力石化、医院酒店、移动办公等行业市场也有上千个成功案例,它是目前我国煤矿电力石化等工业移动生产与调度通讯市场中,应用范围最广的企业无线专网通信解决方案!*、产品技术特点矿井小灵通具
10、有语音通话质量好、规模组网通信规范、移动切换呼通率高、施工与维护成本低、产品绿色环保安全、系统增值业务丰富等巨大技术优势,特别是其无线微蜂窝基站井下分布式组网覆盖、手机/固话混合通讯调度、终端锰酸锂电池超长待机、以及电力通讯共线传输基站无需本地供电等先进的技术理念,都成为了后来出现的矿井无线通信技术的行业指导性规范,对煤矿无线通信技术的发展起到了创始奠基作用!当然随着矿井WIFI、矿井3G等新技术的涌现,其技术弊端也逐渐显露出来,诸如:单基站信道少、系统无法与煤矿光纤环网互联互通、宽带数据接入能力薄弱等。但是由于PHS技术在我国电信公网与企业专网市场中发展了近15年,其产品的全部核心技术均已被
11、国内企业所掌握,加之有多年形成的强大技术产业链支撑和配套积累的大量技术人员储备,因此,PHS矿井小灵通有足够的技术实力长期跟踪煤矿通信行业的发展,并为其后续技术升级与产品改造提供强有力的保障!*、国家产业政策由于2009年初国家无线电管理委员会下发了电信公网小灵通频段1900MHz-1925MHz将于2012年清频的文件通知,因此,给广大煤矿用户带来了巨大的困惑!其主要原因就是将PHS部分频段让给我国自主研发的TD-SCDMA伪3G标准建网运营使用。而随着2012年国家工信部宣布开始重点投资建设LTE-4G试验网,这也就标志着政府和中国移动一直联手努力推销的大唐移动TD-SCDMA伪3G技术终
12、于走到了寿终正寝的时候!这个从一开始出生就在计划经济体制下违背科学与市场规律发展起来的畸形怪胎,给政府官员、移动运营商、产业链内跟进的研发商与设备供应商,特别是广大终端用户带来了无穷无尽的疑惑与纠结,如今这个扶不起的阿斗终于可以告老还乡束之高阁了!大唐移动TD-SCDMA作为全球3G产业中唯一的商用失败案例,即将被大陆电信公网淘汰,被其占用的PHS小灵通频段也将再次处于空闲状态!正是基于上述国家产业政策背景,以及我国目前还有近2000万小灵通用户的现实,2011年国家工信部下发了关于电信公网小灵通继续运营到2014年底的文件通知,并同时建议小灵通技术向行业应用转型的指导性意见。!*、多网无害兼
13、容PHS通信标准具有严格的空口协议保证、完善的信号侦测技术、动态的信道分配机制,基站与手机根据空口信号干扰侦测,可以动态选择合格的业务频点进行业务信道分配,并确保基站与手机之间的正常呼叫和通话质量!由于煤矿无线通信应用的主要现场在深达几百米的井下,因此,用户无需担心矿井小灵通与地面电信公网之间的互扰;煤矿企业在地面建设无线专网时,PHS通信基站可利用其信道侦测与动态分配技术,实现私网与公网的无害兼容!*、技术产品延续PHS通信标准是一个长期发展演进的技术,全球还有近2亿电信用户和3000万企业用户。特别是小灵通在我国电信公网与企业专网市场中发展了近15年,其产品的全部核心技术均已被国内企业所掌
14、握,加之有多年形成的强大技术产业链支撑和配套积累的大量技术人员储备,因此,PHS矿井小灵通有足够的技术实力长期跟踪煤矿通信行业的发展,提供稳定可靠的产品生产与工程服务,并为其后续技术升级与产品改造提供强有力的保障!正是基于PHS矿井小灵通强大的技术延续能力和产业链基础,以及近500家煤矿的成功应用,因此,从未来煤矿无线通信技术与市场多样性发展演变的角度看,以其技术的标准性、成熟型、可靠性、实用性等综合优势分析,矿井小灵通仍是煤矿通信领域的主流解决方案!2,TD-SCDMA(矿井伪3G)中国第三代移动通信网络建设经过十年飞速发展,中国联通的WCDMA、中国电信的CDMA2000、中国移动的TD-
15、SCDMA三个3G标准在中国市场上的残酷竞争已经落下帷幕,其最终结果就是:随着2012年的到来,国家工业信息产业部发布了未来重点投资LTE-4G第四代移动通信标准研发与试验网建设,TD-SCDMA手机在国内最大的电器商场苏宁与国美、以及海龙科贸等大型电脑商城都已经销声绝迹了,这也就标志着政府和中国移动一直联手努力推销的大唐移动TD-SCDMA伪3G技术终于走到了寿终正寝的时候!而此时中国联通的3G用户数量已经占据了国内3G市场70%的份额!大唐移动TD-SCDMA这个从一开始出生就在计划经济体制下违背科学与市场规律发展起来的畸形怪胎,给政府官员、移动运营商、产业链内跟进的产品研发商与设备供应商
16、,特别是广大终端用户带来了无穷无尽的疑惑与纠结,直至今天我们所期待3G通信时代标志性产物即:手机可视电话业务在哪里呢?如今这个扶不起的阿斗终于可以告老还乡束之高阁了!正是基于上述产业背景,以及TD-SCDMA伪3G技术面临退出电信公网市场的风险,大唐移动为了给运营商大量报废的电信设备寻找出路,减少中国移动的投资损失,无奈之下开始进军煤矿通信领域。但是大唐移动TD-SCDMA伪3G技术的唯一中国电信公网市场已经丢失,而且已经得不到国家产业政策支持,它将作为夕阳产业迅速退出全球第三代移动通信的市场竞争,其技术人员、产业资源都会在短期内流失殆尽!一个在电信公网都没有成功商用运营历史的技术,那它在产品
17、技术要求更加严酷苛刻的企业专网通信市场上,就绝不可能有良好的表现!在相关产业链完全缺失且失去政府计划体制的支持,TD-SCDMA更谈不上长期支撑煤矿通信市场发展与可持续产品技术升级,最终结果只能与其在电信公网的下场一样,为煤矿企业又留下一堆报废闲置的电子垃圾!实践证明市场与用户的评判选择是任何技术与产品最好的试金石,依靠政府政策强行扶持违背市场客观规律,其最终的结果只有一个就是:在浪费了大量的财力物力人力后被市场淘汰,成为国人贻笑大方的历史!*、产品技术特点TD-SCDMA具有语音通话质量好、规模组网通信规范、移动切换呼通率高、全部产品自主研发、系统增值业务丰富等技术优势,特别是手机移动视频采
18、集与无线传输技术,尽管受其通信体制固有的技术弊端限制,导致图像与语音同传存在话音严重滞后、图像丢帧失真无法实际应用等问题,但仍可代表未来矿井无线通信技术的发展方向!*、产品技术弊端*、TD-SCDMA采用射频光纤+基站RRU方式在井下组网覆盖,不仅施工建网成本高,而且网络维护难度大,最大的技术弊端就是:无法与煤矿光纤环网互联互通,不符合未来数字化矿山建设多网合一的发展方向!*、TD-SCDMA作为被电信公网淘汰的通信技术,其产品技术的先进性、可靠性、成熟性、实用性都值得怀疑。尤其是其相关产业链、技术人员、软硬件资源都将随着国家产业政策的转型迅速流失殆尽,这就为TD-SCDMA技术长期跟踪煤矿通
19、信市场发展与可持续产品技术升级带来了重大隐患,最终结果只能是昙花一现并为煤矿留下一堆淘汰报废的电子垃圾!*、TD-SCDMA在煤矿组网通信中采用了电信公网的大功率宏基站解决方案,这就直接导致了手机在井下依靠分布式微蜂窝基站进行区域定位的业务缺失;同时,由于TD-SCDMA大蜂窝基站在煤矿地面建网时,严重干扰当地电信公网,违反国家无线电管理规定,因此,目前在煤矿应用的TD-SCDMA方案均无法解决矿用终端井上井下互联互通的重大技术问题!*、TD-SCDMA煤矿通信解决方案是大唐移动为应对国家产业政策变化与电信公网市场急剧萎缩,临时应急推向企业通信市场的无奈之举,其整体系统的煤矿业务功能单一,产品
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