煤礦井下無線通信系統(tǒng)綜合解決方案

2009-03-04

隨著國家和政府對煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)的日益高度重視，企業(yè)的安全可靠的通信系統(tǒng)建設(shè)也被列為所有工作的重中之重。中興通訊作為通信設(shè)備提供廠商，依靠自身強大的通信產(chǎn)品研發(fā)能力專門為煤炭行業(yè)研制開發(fā)出了性能質(zhì)量優(yōu)越，功能應(yīng)用全面的井下無線通訊系統(tǒng)和終端設(shè)備，提出了一整套安全、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)、有效的綜合通信網(wǎng)絡(luò)解決方案。

一、 用戶需求
　  近幾年煤炭企業(yè)頻繁發(fā)生重特大安全生產(chǎn)事故，給國家和人民帶來巨大的生命財產(chǎn)損失，政府和企業(yè)因此共同將煤礦安全生產(chǎn)的信息化工作提上空前的高度。煤礦企業(yè)的調(diào)度通信和行政通信系統(tǒng)經(jīng)過多年建設(shè)和發(fā)展，雖取得了較大的成效，但是缺乏成熟的井下移動通訊解決方案。礦井工人和工作人員的實時無線語音數(shù)據(jù)通信要求非常迫切，井下人員所處位置更新、井下生產(chǎn)的動態(tài)數(shù)據(jù)上報、地面通知的實時下達(dá)等都顯示出井下通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的特殊性和重要性。根據(jù)這些業(yè)務(wù)要求，中興通訊開發(fā)出了基于PHS（無線公話系統(tǒng)）技術(shù)的、專門用于井下安全生產(chǎn)的通信系統(tǒng)KT25型設(shè)備。該系統(tǒng)設(shè)備能夠解決礦井語音通信、人員監(jiān)測、定位、數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊木C合應(yīng)用問題。

二、 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

ZXPCS系統(tǒng)由核心控制設(shè)備CN、操作維護(hù)中心OMC、基站控制器CSC、基站CS和無線移動終端PS組成。CN通過七號信令或者中國1號信令和原PBX相連。從結(jié)構(gòu)層次上分，中興防爆PCS系統(tǒng)由無線接入層、核心控制層和業(yè)務(wù)提供層構(gòu)成：
1）無線接入層：
　  由基站控制器子系統(tǒng)iCSC/CSC、基站CS和終端PS組成，為PHS用戶提供無線接入的通道。集成基站控制器iCSC提供內(nèi)部接口與交換單元相連，使用戶通過本地網(wǎng)進(jìn)行話音的呼入呼出控制，提供集線控制功能。從交換單元輸出的信號在集成基站控制器進(jìn)行數(shù)字復(fù)用和協(xié)議處理后，通過光纖、微波或銅纜傳輸鏈路傳送至基站控制器CSC。iCSC的交換網(wǎng)板是8K×8K的，允許接入基站控制器數(shù)為50，最大可到64，系統(tǒng)最大話務(wù)量為1350Erl，忙時呼叫次數(shù)BHCA達(dá)到135K。
　  基站控制器CSC的功能是對基站CS進(jìn)行控制，執(zhí)行信令轉(zhuǎn)換、分配話音和信令時隙，提供話音路徑的集線處理，實現(xiàn)本地各基站之間的漫游切換，同時對多個基站進(jìn)行動態(tài)頻率分配和信道分配，并配合系統(tǒng)完成移動用戶的鑒權(quán)結(jié)果比較。CSC向iCSC提供2M接口，向基站CS提供ISDN接口完成話音路徑的集線處理，實現(xiàn)本地CS之間的漫游切換，CSC從PCM中提取同步時鐘，同步所有的CS。
　  基站CS是無線收發(fā)單元，是用戶與CSC之間的通信傳輸中繼站，CS與手機之間的無線鏈路采用基于RCR STD-28 Ver.3標(biāo)準(zhǔn)的PHS技術(shù)?；居苫究刂破鹘涌?、自適應(yīng)陣列控制部分、自適應(yīng)陣列DSP處理調(diào)制解調(diào)部分、發(fā)射機陣列、接收機陣列、天線開關(guān)和天線陣列組成。目前中興通訊ZXPCS系統(tǒng)提供20mW、200mW、500mW室內(nèi)、室外、增強型、智能型基站，可滿足不同特性化組網(wǎng)需求。
　  移動終端PS包含基于PCMCIA接口的數(shù)據(jù)適配器和移動手機。手機具有通話時間和待機時間長、重量輕等特點，在網(wǎng)絡(luò)支持前提下，可支持語音信箱、短消息業(yè)務(wù)、手機上網(wǎng)業(yè)務(wù)和手機之間的直接對講功能，數(shù)據(jù)適配器配合筆記本電腦等數(shù)據(jù)終端設(shè)備可實現(xiàn)基于無線市話系統(tǒng)PHS的數(shù)據(jù)接入服務(wù)。
　  需要說明的是，煤礦井下是高危場所，設(shè)備的使用需要進(jìn)行防爆處理。ZXPCS產(chǎn)品井下部分系統(tǒng)已經(jīng)完全通過國家防爆安全認(rèn)證MA(煤安)認(rèn)證，可以放心在井下使用。目前防爆PCS系統(tǒng)井下基站控制器KTW17和基站KTW15采用隔爆外殼的防爆形式。在這種防爆形式中，將能夠引起爆炸的電氣設(shè)備元件封閉在一個外殼內(nèi)，該外殼能承受內(nèi)部爆炸性混合物的爆炸壓力而不受損壞，或阻止內(nèi)部火焰通過殼內(nèi)任何接合面及各結(jié)構(gòu)開口向外部爆炸性環(huán)境傳播。中興防爆PCS系統(tǒng)終端KTW16產(chǎn)品采用本質(zhì)安全型防爆方式，在這種防護(hù)形式中，所有電路的設(shè)計均作到：符合設(shè)計規(guī)范而電氣地和機械地、或在規(guī)定的故障條件下所產(chǎn)生的任何火花或熱效應(yīng)均不能引起規(guī)定的爆炸混合物引燃。此外整個井下防爆系統(tǒng)還包含KDW56礦用基站控制器電源箱和KLT13礦用無線基站線路延伸器等。

2）核心控制層：
　  主要設(shè)備為互連互通網(wǎng)關(guān)IGW，為網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)控制平臺，完成話路接續(xù)和呼叫控制，實現(xiàn)PS手機在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無線切換控制、系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的MAP信令協(xié)議處理、網(wǎng)絡(luò)的互連互通、以及與業(yè)務(wù)提供層之間的協(xié)議處理和連接。IGW采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有良好的可擴(kuò)展性，其呼叫處理能力為2700K，提供2400 路E1電路中繼、640條信令鏈路。同時大量應(yīng)用新技術(shù)，具有64K×64K中心交換網(wǎng)和16K×16K外圍交換網(wǎng)模塊，可提供SDH接口，節(jié)省綜合投資。核心控制層另外主要的設(shè)備是歸屬位置寄存器HLR/AUC，作為中央數(shù)據(jù)處理中心，主要完成用戶數(shù)據(jù)的處理，提供到交換中心、業(yè)務(wù)處理中心接口和協(xié)議處理功能，為系統(tǒng)提供用戶的相關(guān)信息，包括用戶基本業(yè)務(wù)簽約信息、補充業(yè)務(wù)簽約信息和用戶的位置信息等內(nèi)容，并且提供了用戶安全管理功能。HLR系統(tǒng)可以下聯(lián)多個IGW，以共用同一HLR數(shù)據(jù)庫。HLR的系統(tǒng)容量是120萬用戶，對于擴(kuò)容也非常簡便易行，七號鏈路處理能力為單模塊48條、多模塊192條，系統(tǒng)消息丟失概率P≤10-7，信息檢索時延≤1000ms（95%概率），登記時延≤2000ms（95%概率）。

3）業(yè)務(wù)提供層：
　  業(yè)務(wù)提供層是網(wǎng)絡(luò)中最復(fù)雜的組網(wǎng)部分，包括短消息中心、智能網(wǎng)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、HLR后臺系統(tǒng)、無線側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)后臺網(wǎng)管中心（OMC-R和OMC-S）和現(xiàn)有應(yīng)用服務(wù)器（外部SME）等。該層是多業(yè)務(wù)實體的集合，是用戶業(yè)務(wù)的服務(wù)源。短消息中心SMC通過No.7號信令方式與IGW互聯(lián)，通過SMPP代理與所有內(nèi)部外部短消息實體SME互聯(lián)，SMC也包含其操作維護(hù)中心。智能網(wǎng)協(xié)議是基于CAMEL II的，系統(tǒng)平臺包括SIU、SCP、SCEP、SMP（帶SMAP）和VC等網(wǎng)元，具有良好的拓展性，提供目標(biāo)網(wǎng)方式和疊加式方式，提供對全網(wǎng)進(jìn)行智能網(wǎng)建設(shè)的解決方案。定位系統(tǒng)平臺和短信中心以點對點協(xié)議SMPP通信，通過No.7方式與iCSC或者CSC相連。HLR后臺系統(tǒng)由HLR數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、MAP處理機及其后臺維護(hù)服務(wù)器組成，邏輯上的構(gòu)成情況如圖所示，物理上常常把HLR前臺部分與IGW合在同一機架。網(wǎng)管中心OMC-S主要負(fù)責(zé)管理IGW的操作維護(hù)和話單轉(zhuǎn)換傳送分揀任務(wù)，OMC-R負(fù)責(zé)iCSC和CSC的操作維護(hù)。SME一般在煤炭行業(yè)中主要包括語音信箱VM、工單管理Server、定位業(yè)務(wù)平臺等。HLR、SMC、SCP、OMC-S、OMC-R對應(yīng)五個以太網(wǎng)子網(wǎng)，分別由五臺ZXR10路由器劃分隔離，并上聯(lián)到ZXR10交換機，與IGW、iCSC和CSC進(jìn)行TCP/IP連接。計費中心Billing Center通過防火墻與ZXR10交換機互聯(lián)，對SMC、OMC-S中的短信、語音話單進(jìn)行提取處理，對SCP中的用戶智能業(yè)務(wù)話單進(jìn)行提取處理。　

三、 行業(yè)應(yīng)用
　  中興通訊防爆PCS系統(tǒng)是建立在中興通訊電信級ZXPCS系統(tǒng)上的專網(wǎng)通訊產(chǎn)品。目前中國電信和中國網(wǎng)通在全國300余個地市都已建設(shè)了PHS通信網(wǎng)絡(luò)，整體網(wǎng)絡(luò)容量突破9000萬線，用戶數(shù)量達(dá)到7000萬線。中興通訊、UT斯達(dá)康、青島朗訊是主要的三家設(shè)備提供商。而且在短短幾年時間，ZXPCS系統(tǒng)就獲得了國內(nèi)大量的市場份額，網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國24個省133個地市，容量達(dá)到4500萬線，并相繼在廣州、上海、南京、天津等大城市開通建設(shè)，為各地的電信公司提供了優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)性能，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。由此可見ZXPCS系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟穩(wěn)定了，決心進(jìn)一步滿足專網(wǎng)市場的需求。設(shè)備系統(tǒng)小型化之后，ZXPCS系統(tǒng)可以為企事業(yè)單位、會展中心、金融中心、石化、冶金和醫(yī)療等集團(tuán)用戶提供無線用戶小交換機功能。系統(tǒng)可提供所覆蓋工作區(qū)域內(nèi)的移動服務(wù)，工作人員不必?fù)?dān)心離開辦公桌而無法接聽電話。無線用戶小交換機安裝方便，免除了布線工程的投資，工作地點改變無需更改分機號碼，因而也無需重新布線。

　  ZXPCS系統(tǒng)可提供豐富的業(yè)務(wù)，包括：
1、支持定位業(yè)務(wù)：位置服務(wù)（LBS--Location Based Service）又稱定位服務(wù)，是通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取移動終端用戶的位置信息（經(jīng)緯度坐標(biāo)），在電子地圖平臺的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)。在煤礦井下的應(yīng)用，可以實現(xiàn)的功能包含：
（1）通過基于GIS技術(shù)的地理信息實時顯示、查詢井下情況：確定任一時間井下或某個地點的人數(shù)，井下人員定位以及人員的名單，方便調(diào)度中心可快速正確的電話聯(lián)系該人員，這實質(zhì)上也實現(xiàn)了利用定位業(yè)務(wù)實現(xiàn)考勤管理的功能；確定每個人在井下任一時間的活動軌跡；查詢有關(guān)人員在任一地點的到/離時間和總工作時間等等一系列信息，可以督促和落實重要巡查人員（如瓦斯檢測人員、溫度檢測人員、排風(fēng)人員等）是否按時、到點的進(jìn)行各項數(shù)據(jù)的測試和處理，從根本上盡量杜絕因人為因素而造成的相關(guān)事故；可實現(xiàn)多點共享，供多個領(lǐng)導(dǎo)同時在不同地點查看；
（2）一旦發(fā)生各類事故，能立即查出有多少人遇險，遇險人員的所處位置和名單。
2、支持短消息業(yè)務(wù)：包括盲區(qū)呼業(yè)務(wù)、工單管理業(yè)務(wù)和井下設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和自動控制業(yè)務(wù)：
（1）當(dāng)用戶關(guān)機或不在服務(wù)區(qū)時，未接來電號碼存儲在短消息中心。用戶重新位置更新時，未接來電號碼以短消息或語音的方式通知用戶；
（2）中興防爆PCS短信平臺提供標(biāo)準(zhǔn)SMPP協(xié)議接口，可以和后臺的工單管理服務(wù)器通過SMPP協(xié)議連接，實現(xiàn)利用短信方式如群發(fā)功能實現(xiàn)工單發(fā)送、接收和確認(rèn)；
（3）利用短信實現(xiàn)部分井下設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控和設(shè)備自動控制。井下需要監(jiān)控和自動控制的設(shè)備增加PHS無線接口，通過短信方式和短信中心連接，短信中心通過SMPP接口和后臺的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器以及控制臺連接，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的定時采集以及人工遠(yuǎn)程控制。
3、支持和固定電話捆綁：實現(xiàn)一號雙機，即廣域雙振鈴業(yè)務(wù)。
4、支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)：目前支持基于PIAFS協(xié)議的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可支持32kbps、64kbps的數(shù)據(jù)接入服務(wù)。
5、主叫號碼顯示
6、可視電話業(yè)務(wù)
7、特殊補充業(yè)務(wù)：遇忙呼叫轉(zhuǎn)移、無應(yīng)答呼叫轉(zhuǎn)移、無條件呼叫轉(zhuǎn)移、呼出限制、呼叫等待、呼叫保持等。
8、惡意呼叫
9、無線CENTRX（虛擬用戶交換機業(yè)務(wù)）
10、區(qū)域漫游限制：可以對地區(qū)級和PA級進(jìn)行限制漫游。
11、緊急呼叫業(yè)務(wù)
12、智能業(yè)務(wù)（預(yù)付費、一號通、親情號碼、分時分區(qū)等）
13、有線無線一體化解決方案。
　  目前系統(tǒng)應(yīng)用的行業(yè)案例已有天津大港油田企業(yè)網(wǎng)、長春一汽企業(yè)網(wǎng)、湖北十堰生產(chǎn)基地企業(yè)網(wǎng)等。

四、 方案優(yōu)勢
1、公司整體實力支撐：
　  中興通訊作為中國通信設(shè)備制造業(yè)的開拓者、中國綜合性的電信設(shè)備及服務(wù)提供商和中國最大通信設(shè)備上市公司，擁有無線產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、終端產(chǎn)品三大產(chǎn)品系列，向全球用戶提供多種通信網(wǎng)綜合解決方案。另外，中興通訊在北京、上海、南京、深圳、西安、韓國、歐洲、美國設(shè)立的研發(fā)機構(gòu)，投入了大量高素質(zhì)的人才從事新產(chǎn)品的研發(fā)和新技術(shù)的研究，以強大的研發(fā)能力定制最符合客戶要求的產(chǎn)品，并能迅速實現(xiàn)產(chǎn)品的商用化。

2、PCS產(chǎn)品廣泛商用，成熟可靠：
　  截至2006年2月，中興通訊的無線設(shè)備在全球的應(yīng)用已經(jīng)超過了1.5億線，PHS應(yīng)用超過4500萬線，廣泛應(yīng)用于中國電信、網(wǎng)通等大運營商網(wǎng)絡(luò)，這足以說明其商用的穩(wěn)定性。

3、綜合方案提供能力：
　  對于煤炭行業(yè)通信需求，中興通訊不僅可以提供成熟、穩(wěn)定的系統(tǒng)側(cè)設(shè)備，還可以提供豐富、靈活的各種終端手機產(chǎn)品，供用戶自由選擇；同時，中興通訊豐富、成熟的業(yè)務(wù)產(chǎn)品，也為煤炭企業(yè)的特殊業(yè)務(wù)定制了更多的可選擇性，更貼近用戶的需求。
　  可以說，中興通訊是業(yè)界唯一一家完全以自主開發(fā)的全系列產(chǎn)品組網(wǎng)的設(shè)備商，可以為煤炭企業(yè)提供一攬子的綜合解決方案。

4、為煤礦定制的專用安全產(chǎn)品：
　  中興PCS產(chǎn)品已經(jīng)通過國家煤炭安全MA認(rèn)證，中興通訊的防暴PCS系統(tǒng)滿足特殊行業(yè)中使用的安全要求，可以安全地服務(wù)于全國的煤炭企業(yè)井下無線通信系統(tǒng)建設(shè)。

5、強大售后保障體系：
　  中興通訊全球客戶支持中心采用7X24小時工作制全天候為客戶提供中興通訊設(shè)備售后技術(shù)支持和服務(wù)工作。中興通訊客戶支持中心擁有9個子中心、多個設(shè)立于研發(fā)基地的實驗室，和一支訓(xùn)練有素的技術(shù)支持工程師團(tuán)隊遍布全國各地辦事處和研究所；擁有完善的技術(shù)問題解決方案庫和先進(jìn)的模擬實驗室環(huán)境，能夠在全球范圍內(nèi)快速有效地調(diào)度和使用技術(shù)資源。針對PHS設(shè)備，中興通訊上海研究所有超過50人的售后服務(wù)專家團(tuán)隊，以及遍布全國25個省市辦事處的300多人現(xiàn)場支持工程師，能夠及時地為客戶提供技術(shù)支持和服務(wù)，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運行。