TD-SCDMA与Femtocell用于矿井通信的对比分析
3 基于TD-SCDMA的煤炭专网解决方案
煤炭等国家敏感行业对通信的安全性、保密性、可靠性决定了具有自主知识产权的TD-SCDMA在煤炭行业应用时得天独厚的生命力！TD-SCDMA技术应用于煤炭行业，一方面可以煤炭行业的建设及发展保驾护航，也可进一步增强TD-SCDMA产业的实力，促进TD-SCDMA产业链上各个环节领域的发展，还可进一步提升TD-SCDMA的技术价值，为今后TDD系统的发展，TD-SCDMA向国外的拓展奠定更加坚实的基础！是对党中央提出的“通过技术创新发展经济”的具体践行。
3.1 方案总体架构
凭借TD-SCDMA领域的核心优势，大唐移动积极探索TD在各行业领域的应用，率先开发出适用于煤炭、油田、核电、风电、人防、特通等多个行业信息化应用的小型化TD-SCDMA企业专网系统——TDeN（TD-SCDMA Enterprise Network，TD-SCDMA企业专网），该系统可充分满足行业用户的生产与生活需要，深度推进工业化与信息化的相互融合，TDeN具有综合性业务通信网、组网灵活，业务扩展能力强、多点互联和自由漫游能力、适应多种企业运行环境并具有良好的兼容性以及高可靠性和高安全性的特点。该方案的总体结构如图2所示：
图2 TD-SCDMA专网拓扑图
3.2 方案特性
系统主设备说明
TDR100：综合接入控制设备，主要完成用户业务的接入与综合处理；TDR100采用小型化的设计原则，将基站控制器、基带处理部分、分组业务核心网功能进行整合，更适用于企业用户的需要，减少了设备的建网成本。
TDS100：交换调度机，主要集成了TD-SCDMA公网中核心网CS域的MSC server的功能，同时具有交换和调度的功能，最大支持5000用户。
TDU100：井下本安型基站，主要完成井下网络的覆盖。TDU100使用本安型电路设计，具备防爆、低功耗、低热量、高可靠性的特性。
TDU200：井上室内型基站，用于井上室内网络覆盖，提供稳定、高速的数据业务；最大拉远距离
TDU300：井上矿用基站，主要完成地面室外网络覆盖；TDU300利用光纤拉远的应用优势，充分考虑了用户在业务、容量、覆盖、传输、电源、安装、维护等方面的需求，采用一体化的设计，集成度高，并可实现远端独立覆盖，从而节省了站址资源。
系统性能
支持的CS话务量：80Erl；
支持的PS吞吐量：
井下支持12载波，支持2000个语音用户；
井下可连接144个TDU100；
井下基站为本安型设计；
井下设备全部采用光缆连接，不涉及任何电信号，安全可靠，不会有打火的危险。
该系统支持12.2K实时语音业务，支持HSDPA/HSUPA，可通过调度台同时解决煤矿井上、井下的通信问题，达到纵向调度灵活可靠，矿区内外通信畅通无阻，不仅能满足日常安全生产的通信需要，而且能够保证在自然灾害和矿井事故发生时进行应急指挥通信。
该专网系统可大可小，根据不同的场景需求可灵活进行定制，适用于小型煤矿、大中型煤矿以及多矿等煤矿企业。
3.3 方案分析
基于TD-SCDMA的煤炭专网系统是大唐移动专门针对煤炭通信环境设计开发的移动专网通信系统，具有如下特色：
技术的先进性
TD采用的是时分双工的接入方式，是拥有我国自主知识产权的3G国际通信标准，是获得国际电信联盟（ITU）批准的主流标准。TD-SCDMA提供了先进、主流的通信技术，其高话质、高带宽数据能力、优良的无线特性，使得矿用通信与调度系统更加完善。
与公网技术同源
中国移动网络的充分验证和锤炼，确保系统性能充分稳定，达到电信运营级标准；同源技术，使得煤炭专网搭载中国移动公网，得到长期优化和发展；与公网同步，使得TD-SCDMA产品能够成为真正意义上的大众产品，成本大大降低，可为专网用户提供价廉物优的设备。
强大的产业联盟
从终端芯片到主设备，从仪器仪表到业务应用，TD拥有强大的产业联盟后盾；而大唐也是国资委直接管辖下的优势品牌，可确保客户的投资得到长期保障，专网后续的发展与技术演进可获得强力支持。
综合性业务通信网
TDeN支持丰富的业务类型：高质量的语音业务、多方通话、可视电话、点对点短信、短信群发、数字集群调度、视频监控、可与公网互连互通、有线和无线电话可统一调度以及其他数据业务。
组网灵活，业务拓展能力强
频谱利用率高，覆盖范围广，网络规划与维护简单；设备小型化，采用
高可靠性和高安全性
井下设备无需电源的光纤信号传输方式，带宽高、距离远、造价低、更安全、网络建设更加灵活、便捷；依从国际一流通信标准，拥有高可靠性和安全性，井下设备（基站）完全符合煤炭行业的本质安全标准，进一步满足煤炭安全生产的特殊要求，专网产品采用热备份或负荷分担等冗余设计方式，确保达到电信级设备的要求。
4 对比分析
以下将从井下无线通信系统的几个关注点对两种系统方案进行对比分析：
电气防爆：基于TD-SCDMA的煤炭专网系统的井下设备（基站）完全符合煤炭行业的本质安全标准，满足煤炭安全生产的特殊要求；而基于Femtocell的矿用无线通信系统并不能保证井下设备的电气防爆性能，安全性还有待于进一步提升。
发射功率：两种方案井下设备的发射功率都较小，以达到本质安全防爆要求。
设备小型化：TDR100体积小、重量轻，可方便地安装在建筑物的室内墙体上、19寸标准机柜内，可直接安装于室内环境实现低成本快速部署；而Femtocell需要安装在井下，虽然能实现小型化，但安装数量较多。
抗干扰能力强：基于TD-SCDMA的煤炭专网系统中TDU100双向覆盖，覆盖距离
组网灵活，易于维护：基于TD-SCDMA的煤炭专网系统采用
防护性能好、抗故障能力强：基于TD-SCDMA的煤炭专网产品采用热备份或负荷分担等冗余设计方式，具有较强的抗故障能力；而Femtocell不具备热备份等冗余设计方式，抗故障能力较弱。
5 结论
本文结合煤炭行业的应用需求和技术特点，结合TD-SCDMA和Femtocell的技术特点，对基于Femtocell的矿用无线通信系统和基于TD-SCDMA的煤炭专网系统进行分析，并从井下无线通信系统的几个关注点对其在矿井中的适用性做了对比。对比结果表明：基于TD-SCDMA的煤炭专网系统从规划到实施具有较高的可行性，是完善、先进、统一的综合信息系统解决方案，完全符合煤矿特殊作业环境对通信的需求，是广大煤矿企业首选的矿井无线通信解决方案。