煤炭行業(yè)運用McWiLL寬帶無線通信論文
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1主要功能
1．1基于無線的工業(yè)化調(diào)度和應(yīng)急通訊
通過礦用mcwill無線通信系統(tǒng)不僅可實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的調(diào)度管理、無線語音通話和集群調(diào)度管理業(yè)務(wù)，還可以進(jìn)一步提高礦井應(yīng)急指揮通訊的靈活性和時效性。
1．2視頻監(jiān)控
基于礦用McWiLL無線通信系統(tǒng)，不僅可以脫離物理連接的束縛，實現(xiàn)礦井上、下各處的視頻監(jiān)控，還可以滿足對實時移動視頻監(jiān)控和一些邊緣、死角區(qū)域的視頻監(jiān)控要求。
1．3人員定位
礦用McWiLL無線通信系統(tǒng)可以非常輕松的實現(xiàn)手機(jī)和人員定位卡的實時定位、跟蹤和軌跡再現(xiàn)，滿足調(diào)度中心對于全礦井人員定位的要求。
1．4自動化數(shù)據(jù)
通過礦用McWiLL無線通道和數(shù)據(jù)終端，可實現(xiàn)礦井機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)讀取和自動化控制，更進(jìn)一步的加快了煤礦的工業(yè)自動化進(jìn)程。
1．5環(huán)境監(jiān)測
礦用McWiLL無線通信系統(tǒng)還具有移動監(jiān)測瓦斯的功能，補(bǔ)充和完善了現(xiàn)有的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)。
2礦用McWiLL無線通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
總體網(wǎng)絡(luò)可分解為核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、基站設(shè)備、終端設(shè)備，通過傳輸層構(gòu)建組成，如圖1所示。
2．1傳輸層
利用已經(jīng)建設(shè)的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)作為礦用Mc-WiLL系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)骨干傳輸鏈路，構(gòu)建基于IP網(wǎng)絡(luò)的語音、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)平臺;通過部署礦用Mc-WiLL基站進(jìn)行構(gòu)建，基站間傳輸利用工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建的自愈光纖環(huán)網(wǎng)，系統(tǒng)終端采用無線方式與礦用McWiLL基站進(jìn)行通訊;根據(jù)煤礦的實際網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，也可采用已有的其他鏈型、網(wǎng)狀、樹形或星型以太網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行傳輸。
2．2核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括業(yè)務(wù)接入控制器和各個子系統(tǒng)平臺。業(yè)務(wù)接入控制器負(fù)責(zé)管理、維護(hù)終端設(shè)備和基站設(shè)備，通過設(shè)置用戶使用權(quán)限，控制和管理用戶可以使用的業(yè)務(wù)，包括業(yè)務(wù)的存儲、登記、變更等，并根據(jù)以上這些業(yè)務(wù)信息對用戶所使用的業(yè)務(wù)進(jìn)行管理，業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)與基站之間通過的IP專網(wǎng)進(jìn)行交換和溝通。各個子系統(tǒng)平臺包括系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理平臺、視頻監(jiān)控平臺、觸屏式調(diào)度平臺、人員定位平臺和工業(yè)自動化平臺等。業(yè)務(wù)接入控制器可通過IP網(wǎng)絡(luò)與原有的程控交換機(jī)連接，實現(xiàn)有線和無線語音的互聯(lián)互通，業(yè)務(wù)接入控制器還可通過IP網(wǎng)絡(luò)與運營商提供的語音和數(shù)據(jù)接口對通，實現(xiàn)廣域網(wǎng)連接和PSTN語音接入。
2．3基站設(shè)備
基站設(shè)備包括地面型McWiLL基站設(shè)備和井下礦用隔爆兼本安型McWiLL無線基站。地面性McWiLL基站設(shè)備與地面工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接，實現(xiàn)地面無線信號的覆蓋;井下礦用隔爆兼本安型McWiLL無線基站提供以太網(wǎng)光\電接口，連接井下隔爆兼本安型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，實現(xiàn)井下無線信號的覆蓋;基站完成網(wǎng)管流和業(yè)務(wù)流的分離主要是通過VLAN標(biāo)簽，這樣更便于業(yè)務(wù)的控制和管理，有效地保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。對于終端設(shè)備產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)、影像和定位信息等一系列服務(wù)，基于McWiLL網(wǎng)絡(luò)建立終端設(shè)備與基站之間的無線透明連接，將各種業(yè)務(wù)無線透明傳輸至IP有線網(wǎng)絡(luò);終端的語音業(yè)務(wù)和集群調(diào)度業(yè)務(wù)，經(jīng)由基站和業(yè)務(wù)接入控制器后完成用戶所需接續(xù)和呼叫控制功能。
2．4終端設(shè)備
礦用McWiLL無線通訊系統(tǒng)可為礦井提供多種類型的終端接入，工業(yè)級本安型集群手持終端，可實現(xiàn)集群調(diào)度和移動語音業(yè)務(wù)。工業(yè)級本安型智能PDA多媒體集群手持終端，可實現(xiàn)移動語音業(yè)務(wù)和多媒體集群調(diào)度業(yè)務(wù)，并可在終端上實現(xiàn)各類移動信息化的應(yīng)用。礦用工業(yè)級本安型數(shù)據(jù)終端提供RJ45以太網(wǎng)接口和RS232接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)和視頻接入;可實現(xiàn)各類功能和應(yīng)用，與核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的相關(guān)業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
3礦用McWiLL無線系統(tǒng)的優(yōu)勢
3．1可同時實現(xiàn)井上和井下的無線覆蓋
礦用McWiLL系統(tǒng)有專用頻段(1800MHz)，與運營商的頻段完全錯開，可同時實現(xiàn)井上和井下的無線覆蓋。同類各種方案中，僅有McWiLL和WiFi可實現(xiàn)井上覆蓋，其余方案均涉及和運營商頻段重疊而不能實現(xiàn)井上覆蓋。
3．2超長的覆蓋距離
礦用McWiLL基站可采用較大額定功率的隔爆兼本安型礦用設(shè)備，在巷道中單臺基站可實現(xiàn)半徑800m，長度1．5km的無線信號覆蓋。在井上工作在1800MHz頻段的礦用McWiLL基站最大覆蓋半徑可達(dá)到15km。同時，礦用McWiLL的利用空間波束賦形智能天線技術(shù)，可大大的提高鏈路預(yù)算，從而保證較大的覆蓋范圍。礦用Mc-WiLL方案的覆蓋范圍更遠(yuǎn)、更大，意味著在同樣的巷道長度或覆蓋面積下，需要的基站數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他方案，從而有效地節(jié)省了投資成本，并降低了工程難度。
3．3一體化的多業(yè)務(wù)綜合接入
礦用McWiLL系統(tǒng)綜合了數(shù)據(jù)和語音的優(yōu)勢，可以通過一個系統(tǒng)承載多種綜合業(yè)務(wù)，成為真正寬窄帶一體化的多業(yè)務(wù)綜合接入平臺，為煤炭行業(yè)綜合信息化平臺的建設(shè)奠定基礎(chǔ);針對煤炭行業(yè)的需求，礦用McWiLL系統(tǒng)可以實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)等基本業(yè)務(wù)，也可以承載應(yīng)急調(diào)度、環(huán)境監(jiān)測、人員定位、視頻監(jiān)控等多種業(yè)務(wù)，真正實現(xiàn)了多業(yè)務(wù)綜合接入平臺。
3．4穩(wěn)定高質(zhì)量的語音通話和真正的集群調(diào)度功能
基于空中接口的高品質(zhì)的語音通話質(zhì)量，可媲美有線通話。大大優(yōu)于完全基于VOIP的WiFi方案。同時，礦用McWiLL寬帶多媒體集群系統(tǒng)基于空中接口的下行共享信道實現(xiàn)語音組呼功能，組呼呼叫時延和容量等性能指標(biāo)均符合集群調(diào)度應(yīng)用要求，支持動態(tài)重組、話權(quán)搶占、遲后進(jìn)入、優(yōu)先級呼叫、強(qiáng)插強(qiáng)拆等傳統(tǒng)集群功能，支持無線虛擬專網(wǎng)，通過圖形化調(diào)度臺可實現(xiàn)用戶狀態(tài)的實時呈現(xiàn)、錄音監(jiān)聽、視頻轉(zhuǎn)分發(fā)等指揮調(diào)度功能;完整的集群調(diào)度功能，可以促進(jìn)煤礦的生產(chǎn)管理更加高效流暢。
3．5利用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的光纖環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)基站傳輸
礦用McWiLL系統(tǒng)可利用煤礦原有的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)架構(gòu)的光纖環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)井下基站的數(shù)據(jù)傳輸;一方面節(jié)省了光纖投資和施工難度;另一方面，可利用光纖環(huán)網(wǎng)的自愈特性，實現(xiàn)傳輸線路的高可靠性;這一方面，明顯優(yōu)于TD－SCD-MA系統(tǒng)目前采用的BBU+RRU自建光纜的架設(shè)結(jié)構(gòu)。
3．6高數(shù)據(jù)帶寬
礦用McWiLL系統(tǒng)承繼了McWiLL無線接入系統(tǒng)的高數(shù)據(jù)吞吐量的優(yōu)勢。礦用McWiLL寬帶系統(tǒng)單基站提供15Mbps的凈吞吐量。同時，可根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求實現(xiàn)上下行帶寬的靈活調(diào)配;這方面大大優(yōu)于采用公網(wǎng)3G通訊制式的方案。此類公網(wǎng)制式，本身數(shù)據(jù)帶寬較小、上下行帶寬不對稱，導(dǎo)致上行帶寬很小，不能滿足專用網(wǎng)絡(luò)對于上行帶寬的高帶寬要求。礦用McWiLL系統(tǒng)的這一特性，決定了其真正可以在煤礦應(yīng)用中承載視頻、數(shù)據(jù)采集等高帶寬應(yīng)用。
4結(jié)論
礦用McWiLL系統(tǒng)具有可靠的鑒定法則和加密方法，礦用McWiLL系統(tǒng)被盜用的成本極其之高。因為具有充足的信道資源，為礦用McWiLL為無線通信提供了豐富、可靠的編碼保護(hù)，保證指令的正確及時傳輸。系統(tǒng)的安全性主要在終端設(shè)備鑒權(quán)接入、空中接口安全可靠、用戶獨享安全通道等方面得到體現(xiàn)。面向終端的帶寬管理主要是通過空中接口來完成，可針對不同等級的用戶提供相應(yīng)的帶寬和功能;礦用McWiLL無線通訊系統(tǒng)支持基于業(yè)務(wù)類型的優(yōu)先權(quán)設(shè)置，根據(jù)高優(yōu)先級包、低優(yōu)先級包、實時包采用不同的優(yōu)先級。McWiLL寬帶無線通訊系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在電力、油田等諸多行業(yè)和領(lǐng)域，高效地解決了這些行業(yè)的視頻監(jiān)控、無線數(shù)據(jù)傳輸、應(yīng)急通信、移動通信等多方面的需求，得到了相關(guān)行業(yè)的一致認(rèn)可。礦用McWiLL寬帶無線通信系統(tǒng)應(yīng)用到煤炭行業(yè)中不僅提高行業(yè)生產(chǎn)效率，而且使不同行業(yè)的信息化、生產(chǎn)自動化以及辦公自動化水平也得到相應(yīng)的提高。礦用McWiLL寬帶無線通訊系統(tǒng)正以其先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢和良好的產(chǎn)品性能更好地服務(wù)于煤炭企業(yè)。
作者：魏紅軍 單位：河南能源大有股份有限公司