KT319矿用无线通信系统
4G矿用无线视频和通讯系统解决方案
北京唐柏通讯技术有限公司
二○一四年一月
1.矿用无线通讯系统发展现状
通信系统作为煤矿六大系统的重要组成部分在现代化大中型矿山企业中正扮演着越来越重要的角色。传统的有线通信系统具有语音通话、电话调度、会议汇接等基本功能，广泛应用于井下生产指挥与人员通信联络。
随着技术水平的提高，通信和调度功能包含了更多内容。通信除了语音电话之外，还增加了文本、多媒体视频、传感器采集与控制等信息的传递。调度也不仅限于固定电话调度，加入了移动终端调度和多媒体的元素，并可与人员定位、应急广播等其它系统整合联动，使得生产调度与应急指挥更加直观、准确、快捷。由此，对通信系统采用的技术提出了更高要求：一方面传统的有线通信（固话）向有线、无线融合通信（固话+移动终端）升级已成为大势所趋；另一方面，在基于IP分组交换的宽带通信网络之上应该可以叠加更丰富的数字业务，适应信息化建设对传输承载的需求。
针对PHS无线系统、WiFi无线系统，3G无线系统，4G无线系统等三,种类型矿用无线通信系统及其在煤矿中的使用情况作对比，由此提出最优技术方案。
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PHS无线系统
PHS(小灵通)无线市话技术源自日本，是固定电话的有效延伸和补充，被称为“固话的补充和发展”。PHS系统在煤矿井下实际使用，存在着功能单一，无数据传输能力，信号传输距离短、基站非本安型等问题。且目前小灵通将要彻底退网，所有生产厂家都已停止生产，设备及板件无法买到，对现役系统今后的维护及故障处理造成很大困难。
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WiFi无线系统
WiFi无线通信系统目前在煤矿应用很多，有着带宽高、连接稳定的优点。WiFi非常适合用来为无线高清摄像机、无线开关等移动性要求不高，带宽需求较高，需要长时间保持数据连接的设备提供接入通道。若用来作为人员通信则存在一些难以解决的问题：
（1）WiFi信号穿透能力差，极易受障碍物阻挡和干扰，复杂环境下数据传输不稳定，通话音质无保证；
（2）WiFi基站在井下实际覆盖距离较近，一般直线只有不到300米，加上信号拐弯能力差，因此需要布设较多的基站才能实现全覆盖；
（3）WiFi系统对终端在基站间切换支持不好，通话中终端发生切换容易因丢包导致掉话；
（4）WiFi手机终端耗电快，待机时间相对较短。 ?
3G无线系统
3G系统在煤矿应用中的优势主要体现在以下几个方面： （1）系统容量高，业务质量好；
（2）3G基站井下覆盖距离远，直线可达700~800米，信号拐弯能力相对WiFi更强，可用较少的基站实现信号全覆盖；
（3）3G系统支持终端在基站间连续切换，不会造成业务中断； （4）3G系统安全性与抗干扰能力远强于WiFi； （5）支持短信、彩信等增值业务；
（6）技术标准与移动运营商公网一致，系统对接能力强； （7）终端产业链成熟，可选范围广。
因此3G比WiFi更适合用于井下人员通信。但是纯3G系统也有着带宽不足、连接不稳定等缺点，无法为无线高清摄像机、移动宽带信息终端等高速设备提供足够的带宽和连接稳定性。
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3G+WiFi双模系统
WiFi技术与3G技术互有优势，技术特点上恰好形成互补。现有煤矿尝试将两种制式结合，3G用于人员通信，WiFi作为3G的补充，如此则各取所长，将可以获得最大使用价值。由此提出了矿用无线通信系统的折中技术方案——3G+WiFi混合系统。
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4G无线通讯系统
4G无线通讯系统是在3G无线通讯系统基础上升级的一种无线通讯系统，它具有3G无线系统的所有优点；同时解决了3G系统带宽不足、连接不稳定等缺点，做到了带宽下行可以达到100Mbps；上行可以达到50Mbps，为无线高清摄像机、移动宽带信息终端等高速设备提供足够的带宽和连接稳定性；目前4G无线通讯系统已获的煤安证和防爆证。
案例：目前4G无线通讯系统已在阳泉煤业集团一矿S8310综采工作面进行了进下测试，综采工作面基站覆盖有效半径为320米，单基站在满足语音通话的基础上，可实时上传25路高清视频数据；同时可无缝接入综采工作面自动化控制系统控制台，实现了对综采工作面采煤机运行的全方位无线视频监控。
各种制式矿用无线系统方案技术对比见下表：
技术方案 PHS WiFi 3G 4G 覆盖方式 覆盖距离 使用频段 定向天线 <500米 1.9G 定向天线 <300米 2.4G 定向天线 3G: 单方向>500米 3G: 1.9G 双向鉴权、完整性 定向天线 : 单方向>500米 4G: 安全性 不安全 不安全 保护等机制保证系统安全。 双向鉴权、完整性 保护等机制保证系统安全。 数据传输 视频监控 安全性 抗干扰性 128K 不支持 隔爆型 独立基站，54M 支持 本安型 公用频段，易3G: UL2.2M，DL2.8M 不支持 本安型 独立基站，干扰不会扩散， 系统抗干扰能力强 语音清晰，支持视频通话， 4G: UL50M，DL 100M 可视电话/无线摄像头 隔爆型 独立基站，干扰不会扩散，系统抗干扰能力强 语音清晰，支持视频通话，可定制多种业务应用 语音通话、视频通话、 视频上传、视频对讲、 数据业务、集群对讲、设备干扰不会扩散 受干扰 待机时间短，语音不清，客户反馈 手机功能落后 短，易掉线 信号传输距离可定制多种业务应用 无线视频传3G: 语音通话、视频通话、 数据无线上传、无线视频数据适用场合 语音通话 输、无线传感消息通知、数据业务 器、无线控制器 化控制系统，实现对综采工作面采煤机运行的全方位无线视频监控。 可无缝接入综采工作面自动2. KT319 矿用无线通信系统（4G无线通讯系统）
KT319 矿用无线通信系统由：核心网络、无线接入网络、终端三大部分构成。
核心网络包括：KT319-eSCN230（核心网子系统），KT319-eOMC（操作与维护中心）。 无线接入网络包括：KT319-J 地面用信息传输接口（BBU），KT319-F1矿用隔爆兼本安型基站（射频拉远单元）。 终端包括：KT319-F2矿用隔爆兼本安型数据传输分站、KT319-S矿用本安型手机、KBA127W矿用隔爆兼本安型无线摄像仪。
系统网络可以接入同唐柏签订合作协议的第三方终端设备。
KT319矿用无线通信系统构架图
核心网络介绍 KT319-eSCN230
KT319-eSCN230组网结构：采用集中方式部署，提供签约数据管理、鉴权管理、移动性管理、会话管理、承载管理及数字集群业务等相关功能，并通过外接eAPP系统实现集群系统的调度功能。
功能简介
? 核心网处理单元，实现配置管理、设备管理、性能监控、信令处理等功能。
? 通用传输处理单元，提供电传输、光传输接口，与传输设备相连，同时支持信令处理功
能。
? 风扇模块，提供风扇的转速控制及风扇板的温度检测，上报风扇和风扇板的状态，并为
eSCN230提供散热功能。
? 电源模块，用于将-48V DC输入电源转换为+12V DC，并提供环境监控接口。
应用软件系统
? SPM子系统：主要实现网络接入控制、移动管理、安全、承载管理以及数据流路由的
拉通功能。
? DPM子系统：主要实现用户会话管理和承载管理功能。 ? HSM子系统：主要实现用户和群组数据的存储和管理功能。
? PTT子系统：主要实现PTT群组基本业务处理、点对点呼叫处理等功能。
操作维护功能
? 配置管理：实现对系统运行参数的增加、修改、删除和查询等功能。
? 故障管理：负责监控系统的运行状况，并将检测到的故障通知维护人员，保证系统的各
种故障可以被即时检测并处理。
? 性能管理：指系统对eSCN230及其周围网络进行测量，提供网络运行情况的数据，包
括性能指标测量采集和上报。以30分钟为周期上报性能结果文件。
? 跟踪管理：用于设备的日常维护。通过对接口、信令链路、用户、内部消息的跟踪，可
定位业务流程中的故障。设备数据配置完成后，也可先通过建立跟踪来验证信令链路是否正常，判断故障所在。
? 设备管理：支持相关物理设备的数据配置、状态管理、故障检测和处理。 ? 软件管理：包括软件版本管理（软件包下载、激活、回退及查询）和软件补丁管理（冷、
热补丁）。 ? 日志管理：支持调试日志、告警日志、操作日志、安全日志、故障日志等多种日志类型，
并支持日志导出和一键式上传功能。 ? 安全管理：提供系统的鉴权和接入控制功能，包括用户账户管理、权限管理、登录管理、
身份鉴权、操作鉴权，以实现完善的网络级与用户级安全服务。
? 许可证管理：支持许可证文件下载、激活；许可证文件状态及许可证项使用状态查询；
永久许可证等。
容量
4G无线通讯系统简介
