智慧礦山中LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)建設(shè)方案研究

代婧

摘要：隨著各種現(xiàn)代化技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代礦山的建設(shè)逐漸從數(shù)字化向智能化、智慧化方向發(fā)展。面對(duì)智慧礦山的各種信息化系統(tǒng)建設(shè)，如何將前端作業(yè)數(shù)據(jù)及時(shí)、有效、可靠的傳回后端平臺(tái)是建設(shè)智慧礦山首要解決的問(wèn)題。本文結(jié)合LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)的特點(diǎn)，提出在礦區(qū)建設(shè)LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，從而支持智慧礦山各類應(yīng)用的接入。

關(guān)鍵詞：智慧礦山；LTE無(wú)線專網(wǎng)；數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號(hào)：TN 929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）01-0020-01

智慧礦山是利用信息技術(shù)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等，對(duì)礦山開(kāi)采運(yùn)行過(guò)程中各項(xiàng)關(guān)鍵信息進(jìn)行采集、分析并對(duì)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、管理、調(diào)度等需求做出智能響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)管理的自動(dòng)化、智能化和無(wú)人化，為礦山中的工作人員創(chuàng)造更美好的具有安全保障的工作環(huán)境，促進(jìn)礦山開(kāi)采與利用和諧、可持續(xù)成長(zhǎng)。

智慧礦山的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)之一是實(shí)現(xiàn)信息的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。傳統(tǒng)的礦區(qū)信息化程度不高，企業(yè)員工辦公及溝通效率低下，特別是對(duì)于露天礦，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法適應(yīng)礦區(qū)環(huán)境多變的作業(yè)環(huán)境，而一般無(wú)線技術(shù)存在覆蓋半徑小、穩(wěn)定性可靠性差、帶寬小、支持業(yè)務(wù)單一等問(wèn)題，導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)不暢、通信手段單一，無(wú)法有效支撐礦山開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程的各類信息化應(yīng)用。利用LTE技術(shù)搭建的無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)能夠解決上述問(wèn)題。

1 技術(shù)特點(diǎn)

LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)主要采用TD-LTE的關(guān)鍵技術(shù)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音集群功能的高效性和網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性，如正交頻分多址技術(shù)、鏈路自適應(yīng)技術(shù)、MIMO技術(shù)、小區(qū)間干擾抑制技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)如下：

1.1 良好的移動(dòng)性能

LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)工作頻段為1785MHz～1805MHz，帶寬達(dá)到20MHz，提供50Mbps上行和100Mbps下行的峰值速率，為應(yīng)用終端在120km/h速率下提供高性能服務(wù)，在120～350km/h速率下保持蜂窩網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能。

1.2 支持多業(yè)務(wù)需求

LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)吞吐能力，能夠提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、多媒體集群調(diào)度、高清視頻服務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)，滿足客戶需求。

1.3 靈活的系統(tǒng)應(yīng)用

LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)采用時(shí)分雙工技術(shù)（TDD），可根據(jù)需要靈活配置上下行時(shí)隙資源和系統(tǒng)帶寬，實(shí)現(xiàn)頻帶資源、頻譜利用率的最佳使用；當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，通過(guò)QOS、GOS控制策略可以保證重要客戶正常通信；具備系統(tǒng)擴(kuò)展性好、不同規(guī)模組網(wǎng)靈活的特點(diǎn)。

1.4 良好的安全保密性

采用硬件加密、數(shù)據(jù)加密、端到端語(yǔ)音加密、無(wú)線空口加密等措施，保證了系統(tǒng)的安全可靠。

2 建設(shè)需求

（1）建設(shè)統(tǒng)一的LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)解決礦區(qū)數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，提供寬帶無(wú)線傳輸業(yè)務(wù)，支持智慧礦山各類信息化應(yīng)用的接入，具備高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸、專業(yè)集群和多媒體調(diào)度能力。

（2）礦區(qū)無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)通過(guò)無(wú)線方式傳回礦區(qū)核心機(jī)房實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，解決有線方式無(wú)法覆蓋區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。

（3）可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)專線實(shí)現(xiàn)Internet接入。

（4）預(yù)留與PSTN/PLMN網(wǎng)關(guān)的接口，后期可通過(guò)PSTN/PLMN網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與公網(wǎng)用戶語(yǔ)音通話。

3 建設(shè)方案

無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)由應(yīng)用終端、無(wú)線基站、核心網(wǎng)平臺(tái)三部分組成：

（1）應(yīng)用終端。包括CPE無(wú)線路由、車載/手持終端、移動(dòng)視頻攝像機(jī)等接入終端，提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)接入等功能，終端設(shè)備通過(guò)空口協(xié)議與基站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

（2）無(wú)線基站。包括eBBU、eRRU、天線等無(wú)線基站設(shè)備，實(shí)現(xiàn)接入控制、移動(dòng)性控制、用戶資源分配、空中接口管理等無(wú)線接入和無(wú)線資源管理功能。eRRU和天線安裝在室外高點(diǎn)進(jìn)行室外無(wú)線覆蓋。eBBU通過(guò)光纖傳輸統(tǒng)一接入到核心網(wǎng)。

（3）核心網(wǎng)平臺(tái)。包括一體化核心網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)管平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智慧礦山的各類應(yīng)用系統(tǒng)。一體化核心網(wǎng)設(shè)備主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)呼叫信令進(jìn)行控制并完成對(duì)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)的承載，實(shí)現(xiàn)用戶連接和管理功能。網(wǎng)管平臺(tái)主要負(fù)責(zé)對(duì)各應(yīng)用終端、無(wú)線基站、核心網(wǎng)平臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)配置管理、性能管理、拓?fù)涔芾怼⒐收瞎芾硪约鞍踩芾淼裙δ堋?/p>

由于LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)采用特定的工作頻段，各應(yīng)用終端需通過(guò)特定的無(wú)線頻段接入基站系統(tǒng)。各基站通過(guò)光纖接入到核心網(wǎng)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行匯聚后再接入一體化核心網(wǎng)設(shè)備。考慮到無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)可靠性要求，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置2套實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)冗余，一體化核心網(wǎng)設(shè)備主要單板采用1+1主備工作方式。同時(shí)部署1套網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)對(duì)核心網(wǎng)、基站的管理。系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)外部接口訪問(wèn)Internet網(wǎng)絡(luò)，預(yù)留與PSTN/PLMN網(wǎng)關(guān)的接口。

4 結(jié)語(yǔ)

LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)具有高帶寬、高保密性、覆蓋范圍廣、支持高速移動(dòng)、支持專業(yè)集群業(yè)務(wù)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為礦區(qū)數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題提供了一種解決方案。本文對(duì)LTE無(wú)線局域?qū)＞W(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)、建設(shè)需求進(jìn)行了分析，提出了建設(shè)方案，為該領(lǐng)域類似工程提供一些借鑒和參考。

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