近幾年，煤炭行業(yè)大力發(fā)展，生產(chǎn)煤炭的技術(shù)持續(xù)更新，相較以往的技術(shù)，新技術(shù)更加智能信息化，為了刺激工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)創(chuàng)新，國家煤礦生產(chǎn)、安全等政策相繼出臺，強(qiáng)調(diào)了信息化對于煤礦產(chǎn)業(yè)改造升級的重要性。神華、中煤、晉煤等各大礦業(yè)集團(tuán)也啟動了數(shù)字礦山建設(shè)規(guī)劃和實(shí)施，引入*的通信技術(shù)，確保煤礦的安全生產(chǎn)，同時(shí)整體提升礦山的開發(fā)效率和運(yùn)營效益，終達(dá)到建設(shè)智能綠色高效礦山的目的。國內(nèi)早期煤礦引入的通信技術(shù)是井下泄漏通信，井下泄露通信以泄露電纜為物理媒介，其具有特殊的結(jié)構(gòu)，電波通過電纜外導(dǎo)體的網(wǎng)眼或者槽孔泄露出來，與同軸電纜有著相似的傳輸特性，通過這種方式與信號收發(fā)通信。該種井下通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性較強(qiáng)，缺點(diǎn)是成本比較高，且只能滿足較小量的數(shù)據(jù)、語音的傳輸監(jiān)測的需求。另一種解決煤礦井下通信問題的手段是使用無線通訊系統(tǒng)，礦井下使用多的是經(jīng)過防爆處理的小靈通通訊系統(tǒng)，其特點(diǎn)是語音業(yè)務(wù)質(zhì)量較高，是屬于微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的一種。隨著中國移動3G網(wǎng)絡(luò)的部署，TD-SCDMA無線通訊系統(tǒng)占用了原有小靈通通訊系統(tǒng)的無線頻段，從此小靈通退出了無線通信市場。隨著國家發(fā)展3G移動通信的需要，3G通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，并被國人所認(rèn)可，因此，實(shí)現(xiàn)煤礦井下的3G通信已經(jīng)被礦方和設(shè)備生產(chǎn)廠商所認(rèn)可。“十二五”期間煤礦無線通訊技術(shù)將由3G全面替代2G（小靈通）時(shí)代。3G通訊技術(shù)已應(yīng)用于煤礦井下移動語音通訊、視頻通訊、電視監(jiān)控、人員動態(tài)定位、IP擴(kuò)播（多媒體信息）、數(shù)據(jù)通訊等領(lǐng)域。gc0318
目前，煤礦無線通信技術(shù)還處于單一的系統(tǒng)，如今越來越多的進(jìn)行數(shù)字化礦山的建設(shè)，相較于單一的系統(tǒng)，有著多接入和高集成度的綜合系統(tǒng)有著更多的優(yōu)勢和作用。同時(shí)基于LTE的4G技術(shù)是未來礦山信息化通信傳輸系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，各大型礦業(yè)集團(tuán)多已經(jīng)開始該技術(shù)的方案預(yù)研。隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的移動通信技術(shù)（第三代移動通信技術(shù)：3G）已經(jīng)不能夠滿足用戶的需求，為滿足大數(shù)據(jù)量的多媒體業(yè)務(wù)、移動終端流量以及移動計(jì)算等需求，第四代移動通信應(yīng)運(yùn)而生。第四代移動通信技術(shù)（4G）集3G與WLAN于一體，引入了OFDM和多天線MIMO等關(guān)鍵傳輸技術(shù)，能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，它的傳輸速度快，圖像清晰度高。4G的下行速率比3G網(wǎng)絡(luò)提升了2-4倍，下行峰值在100Mbps左右，上行速率也很高，達(dá)到了下行速率的一半。比起3G技術(shù)，4G技術(shù)能夠靈活的分配頻譜資源，使得系統(tǒng)能夠容納更多的用戶，承載更大的數(shù)據(jù)量。vx:gaochao927
當(dāng)前煤礦使用的煤礦無線通信系統(tǒng)技術(shù)主要有如下幾種：小靈通PHS技術(shù)、WiFi技術(shù)、3G包括WCDMA和TD-SCDMA技術(shù)、新建的4G LTE技術(shù)。小靈通PHS由于其技術(shù)成熟可靠，成本相對低廉，幾年前占據(jù)了煤礦無線通信的大部分份額。WiFi和3G屬于過渡產(chǎn)品，實(shí)際使用效果差強(qiáng)人意。近期興起的4G技術(shù)由于產(chǎn)業(yè)鏈的大力支持，已經(jīng)成為了主流的無線通信技術(shù)。
小靈通除了對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持不好這個(gè)問題之外，近年來遇到的*困難是頻譜受限。按照*的規(guī)劃，小靈通所使用的1900MHz-1920MHz已經(jīng)劃給TD-LTE。中國移動直接使用這個(gè)頻段部署了大量室外型宏基站。很多礦區(qū)地面裝有小靈通基站都受到了影響，表現(xiàn)為有信號不好打dian hua，或者通話經(jīng)常中斷等。雖然PHS采用了業(yè)務(wù)信道動態(tài)分配等技術(shù)可以規(guī)避干擾，但是中移動已經(jīng)在大部分地區(qū)使用到了1915MHz，對小靈通地面基站形成了很強(qiáng)的鄰頻干擾。而且不排除將來用掉剩余5MHz頻譜。可見實(shí)際上煤礦小靈通地面基站已經(jīng)沒有立足之地，當(dāng)然井下基站不受此影響。
基于SIP協(xié)議的WiFi無線通訊解決方案由于其成本低廉，在部分中小煤礦得到應(yīng)用。但是SIP本身不是并一個(gè)移動通信協(xié)議，需要運(yùn)行在可靠的通信鏈路上才能發(fā)揮其*優(yōu)勢。井下無線鏈路由于特殊的地形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致2.4GHz信號傳播并不理想。我們在實(shí)際使用中也發(fā)現(xiàn)WiFi方式覆蓋能力弱，用戶體驗(yàn)較差，邊界區(qū)域語音質(zhì)量差，容易掉話。
另外SIP協(xié)議較為松散，沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)約束，各個(gè)廠家之間有不同的理解，導(dǎo)致設(shè)備間的兼容性較差。限制了系統(tǒng)后續(xù)升級或者擴(kuò)展。SIP服務(wù)器端，大量采用開源協(xié)議棧運(yùn)行在Linux平臺之上，語音編碼使用x86CPU的軟解，帶來系統(tǒng)的不可靠性。實(shí)際使用中我們也發(fā)現(xiàn)這種架構(gòu)的服務(wù)器經(jīng)常需要定時(shí)重啟。
3G系統(tǒng)雖然有嚴(yán)格的通信協(xié)議保障，但實(shí)際部署中效果也是差強(qiáng)人意，主要存在如下幾個(gè)問題：
（1）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力比較雞肋，即使是WCDMA的HSPA下行單基站理論峰值14.4Mbps吞吐量，實(shí)際上使用Femto方案的基站只能達(dá)到5Mbps；一個(gè)基站下能支持的數(shù)據(jù)用戶也非常有限；
（2）井下覆蓋如果使用RRU拉遠(yuǎn)的方式，設(shè)備一般只有幾家大的通信設(shè)備供應(yīng)商才能提供，成本高昂，維護(hù)困難；
（3）井下小站覆蓋的方式，同步和時(shí)鐘校準(zhǔn)都存在問題，一些性能較差的設(shè)備幾個(gè)月就需要人工校準(zhǔn)；
由于以上種種問題，我們認(rèn)為WiFi和3G都不是煤礦無線通信理想的解決方案，我們采用4G LTE方式來實(shí)現(xiàn)煤礦的無線通信覆蓋。
目的及意義
煤礦無線通信系統(tǒng)為義橋礦提供了強(qiáng)大的、精確的、實(shí)時(shí)的數(shù)字信息化服務(wù)，將井下的語音及視頻等各種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至地面，改變傳統(tǒng)的通訊方式，提高了工作效率。利用4G無線數(shù)據(jù)互聯(lián)平臺的高帶寬優(yōu)勢，在礦井有線環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，增加無線寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋，井上井下無縫融合，讓煤礦數(shù)字化礦井信息高速公路更加完善。高帶寬的4G無線語音及視頻通話，單點(diǎn)、多點(diǎn)、語音集群呼叫，使礦井語音通訊方式更加靈活多樣。安全生產(chǎn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)手機(jī)終端整合，使入井人員實(shí)時(shí)了解井下皮帶運(yùn)行、車輛運(yùn)行、人員分布等實(shí)時(shí)信息，讓現(xiàn)場作業(yè)人員、管理人員實(shí)時(shí)掌握礦井各系統(tǒng)相關(guān)動態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了礦井?dāng)?shù)據(jù)流、信息流的有效快速流轉(zhuǎn)。
