CN103220197A - 基于cdma技术的一体式矿用通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，它的信号传输设备还与CDMA基站相联接以实现数据交换，井上调度模块、信号传输设备、CDMA基站和矿用近端信号变换器均安装于井上，CDMA基站和矿用近端信号变换器相联接以实现信号转换，矿用近端信号变换器通过光纤网络分别联接至多个井下通信模块，多个井下通信模块分别安装在相对应的矿井巷道内，井下通信模块包括至少一个用于信号转换的矿用无线信号变换器以及与矿用无线信号变换器通过CDMA网相联接的本安型CDMA语音终端。本发明能够支持语音、数据、短信发送和调度以及PTT功能，在矿井巷道工作环境下不容易掉网，而且抗干扰能力强，语音通话效果好，井下无线覆盖效果好，并且不仅可以独立运行，也能够实现集团用户组网。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，属于矿用通信设备技术领域。
背景技术
目前，在现有的煤矿安全生产信息系统和应用中，矿用通信系统主要包括基于PHS技术的矿用通信系统、基于WIFI技术的矿用通信系统和基于TD-SCDMA技术的矿用通信系统。基于PHS技术的矿用通信系统是目前我国煤矿中，应用范围最广的无线专网通信解决方案，由于PHS的退频带来的设备更换问题，使企业的原有的PHS通信设备不能在地面继续使用，而且基于PHS技术的矿用通信系统、基于WIFI技术的矿用通信系统和基于TD-SCDMA技术的矿用通信系统需要多个基站部署在井下，存在着基站之间频繁切换的问题，容易掉话，同时这些通信系统在井下的无线信号传输损耗较大和绕射能力较差，抗干扰能力不强，井下覆盖效果不好，在矿井巷道工作环境下语音通话效果一般，并且这些矿用通信系统属于孤岛式组网方式，出了专网覆盖区，专网手机就不能使用，应用也比较局限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，它能够支持语音、数据、短信发送和调度以及PTT功能，在矿井巷道工作环境下不容易掉网，而且抗干扰能力强，语音通话效果好，井下无线覆盖效果好，并且不仅可以独立运行，也能够实现集团用户组网。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，它包括井上调度模块、信号传输设备、CDMA基站、矿用近端信号变换器、多组井下通信模块和用于联接外部公用网络的语音网关，信号传输设备通过以太网分别与井上调度模块和语音网关相联接以实现数据交换，信号传输设备还与CDMA基站相联接以实现数据交换，井上调度模块、信号传输设备、CDMA基站和矿用近端信号变换器均安装于井上，CDMA基站和矿用近端信号变换器相联接以实现信号转换，矿用近端信号变换器通过光纤网络分别联接至多个井下通信模块，多个井下通信模块分别安装在相对应的矿井巷道内，井下通信模块包括至少一个用于信号转换的矿用无线信号变换器以及与矿用无线信号变换器通过CDMA网相联接的本安型CDMA语音终端。
所述的以太网上还联接有用于连接互联网的分组数据服务节点。
所述的井下通信模块还包括本安型无线视频终端，所述的以太网上还联接有视频监控服务器，本安型无线视频终端通过CDMA网与矿用无线信号变换器相联接。
所述的以太网上还联接有可接入井下有线电话的第一综合接入设备以及可接入地面有线电话的第二综合接入设备。
所述的井上调度模块包括WCM交换管理服务器、调度服务器、PTT通信调度台和用户管理服务器，所述的WCM交换管理服务器、调度服务器、PTT通信调度台和用户管理服务器分别联接在以太网上。
所述的矿用无线信号变换器上设置有矿用射频天线。
所述的矿用无线信号变换器上设置有产生报警信号的泄漏电缆。
所述的光纤网络中设置有多个光缆分线盒，所述的矿用近端信号变换器通过光缆分别联接至多个光缆分线盒后，再联接至井下通信模块的矿用无线信号变换器。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：
1、本通信系统是基于CDMA技术，它采用800MHz频段，传输损耗小且绕射能力强，是适合矿井巷道环境无线信号传输的最佳频段；依靠矿用无线信号变换器最大1W的发射功率，直接增加了无线信号的覆盖距离；再结合CDMA无线通讯技术本身固有的多重抗干扰优势，能显著提高无线通讯的使用效果，它避免了基站之间的切换问题，不容易掉网，井下覆盖效果好。
2、灵活的组网方式：本通信系统的以太网可独立运行，也可接入中国电信CDMA公共通讯网络，同一手机用户可在以太网和电信C网之间漫游，既不需要另外单独建设地面覆盖，同时还可大大得扩大了使用范围；专网频率使用合法化，制式统一，号码统一，无缝覆盖，实现全网漫游；也可以通过与用户有线通讯系统（包含行政电话交换系统和井下调度交换系统）的链接，实现企业通讯专网的无缝链接。
3、简便的系统升级与扩容：本发明能够支持语音、数据、短信发送和调度以及PTT功能，在不变更任何井下设备的情况下，只需在井上系统部分中堆叠相关设备单元，就可以实现用户数扩容、高速移动数据业务、移动办公等等功能；可通过远程VPN登录的方式，直接升级系统软件，从而增加系统功能、提高系统新能、快速维护系统设备等，保护了用户的投资，节约了维护和升级成本。
4、本通信系统可扩展性强，可实现单一矿井组网或集团多矿井异地组网，有效提高了用户设备的资源利用率。
5、本通信系统的CDMA是采用EVRC语音编码技术，可以有效地抑制背景噪声，在矿井巷道工作环境语音通话效果好。
6、矿用无线信号变换器上设计了泄漏电缆，它能够产生外来物报警信号，增加了报警功能。
附图说明
图1为本发明的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，
如图1所示，一种基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，它包括井上调度模块、信号传输设备、CDMA基站、矿用近端信号变换器、多组井下通信模块和用于联接外部公用网络的语音网关，信号传输设备通过以太网分别与井上调度模块和语音网关相联接以实现数据交换，信号传输设备还与CDMA基站相联接以实现数据交换，井上调度模块、信号传输设备、CDMA基站和矿用近端信号变换器均安装于井上，CDMA基站和矿用近端信号变换器相联接以实现信号转换，矿用近端信号变换器通过光纤网络分别联接至多个井下通信模块，多个井下通信模块分别安装在相对应的矿井巷道内，井下通信模块包括至少一个用于信号转换的矿用无线信号变换器以及与矿用无线信号变换器通过CDMA网相联接的本安型CDMA语音终端。本发明的语音网关联接到公共电话交换网（PSTN）再联接到中国电信CDMA网，实现与外部移动电话的互连。本通信系统是基于CDMA技术，它采用800MHz频段，传输损耗小且绕射能力强，是适合矿井巷道环境无线信号传输的最佳频段；依靠矿用无线信号变换器最大1W的发射功率，直接增加了无线信号的覆盖距离；再结合CDMA无线通讯技术本身固有的多重抗干扰优势，能显著提高无线通讯的使用效果，它避免了基站之间的切换问题，不容易掉网，井下覆盖效果好。本通信系统具有灵活的组网方式：本通信系统的以太网可独立运行，也可接入中国电信CDMA公共通讯网络，同一手机用户可在以太网和电信C网之间漫游，既不需要另外单独建设地面覆盖，同时还可大大得扩大了使用范围；专网频率使用合法化，制式统一，号码统一，无缝覆盖，实现全网漫游；也可以通过与用户有线通讯系统（包含行政电话交换系统和井下调度交换系统）的链接，实现企业通讯专网的无缝链接。本通信系统的CDMA是采用EVRC语音编码技术，可以有效地抑制背景噪声，在矿井巷道工作环境语音通话效果好。
以太网上还联接有用于连接互联网的分组数据服务节点（PDSN）。通过该分组数据服务节点可以与外部互联网联接。
井下通信模块还包括本安型无线视频终端，以太网上还联接有视频监控服务器，本安型无线视频终端通过CDMA网与矿用无线信号变换器相联接，本安型无线视频终端可以对井下现场进行实行监控。
以太网上还联接有可接入井下有线电话的第一综合接入设备以及可接入地面有线电话的第二综合接入设备。本发明还可以利用煤矿现有的交换机与中国电信固定电话网连接，实现与中国电信通信网络互通，从而实现统一对外语音连接。
井上调度模块包括WCM交换管理服务器、调度服务器、PTT通信调度台和用户管理服务器，所述的WCM交换管理服务器、调度服务器、PTT通信调度台和用户管理服务器分别联接在以太网上。
矿用无线信号变换器上设置有矿用射频天线。矿用射频天线可采用矿用全向天线、矿用定向天线或矿用壁挂天线，它的下行最大输出功率1W（30dBm），输出一般采用设备内置2个功率分配器分别连接矿用定向天线，天线端口有效下行功率约为23dBm，单机双向最大信号稳定覆盖范围约为800米。
矿用无线信号变换器上设置有产生报警信号的泄漏电缆。泄漏电缆能够产生外来物报警信号，使本系统增加了报警功能。
光纤网络中设置有多个光缆分线盒，所述的矿用近端信号变换器通过光缆分别联接至多个光缆分线盒后，再联接至井下通信模块的矿用无线信号变换器。
本发明的工作原理如下：
信号传输设备：用于以太网和CDMA基站之间的信号传输。
本安型CDMA语音终端：指定人员的通信终端，实现语音通信、短信收发、PTT通信等。
WCM交换管理服务器：为调度业务、PTT业务、短信业务提供支撑平台统一对本通信系统的所有通话进行控制和管理。
PTT通信调度台：实现语音调度操作与短信发布功能。
语音网关：负责以太网和其他专网或公网的语音连接和协议转换。
CDMA基站：目前采用的是CDMA2000基站系统，它能够提供完整的CDMA 2000无线通讯服务。
矿用近端信号变换器：将CDMA基站的CDMA信号转换为光信号并通过光纤下行给矿用无线信号变换器；同样，将反向的上行光信号还原为射频信号，并反馈给CDMA基站。
矿用无线信号变换器：为无线应用终端完成与地面光信号的连接和转换，并且实现巷道无线信号的覆盖。
光缆分线盒：分配和连接井下光缆，将各个矿井巷道的无线通信模块组成一个网络网。
经过CDMA基站的CDMA无线信号通过同在井上的矿用近端信号变换器转换为光信号，经过井下专用光纤网，到达井下的矿用无线信号变换器，恢复成CDMA无线信号，实现对煤矿井下的CDMA无线信号覆盖。每800m左右设置一个矿用无线信号变换器，发射CDMA基站基站和接收井下终端的无线信号，实现井下作业区域的无缝覆盖。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：它包括井上调度模块、信号传输设备、CDMA基站、矿用近端信号变换器、多组井下通信模块和用于联接外部公用网络的语音网关，信号传输设备通过以太网分别与井上调度模块和语音网关相联接以实现数据交换，信号传输设备还与CDMA基站相联接以实现数据交换，井上调度模块、信号传输设备、CDMA基站和矿用近端信号变换器均安装于井上，CDMA基站和矿用近端信号变换器相联接以实现信号转换，矿用近端信号变换器通过光纤网络分别联接至多个井下通信模块，多个井下通信模块分别安装在相对应的矿井巷道内，井下通信模块包括至少一个用于信号转换的矿用无线信号变换器以及与矿用无线信号变换器通过CDMA网相联接的本安型CDMA语音终端。
2.根据权利要求1所示的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的以太网上还联接有用于连接互联网的分组数据服务节点。
3.根据权利要求1所示的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的井下通信模块还包括本安型无线视频终端，所述的以太网上还联接有视频监控服务器，本安型无线视频终端通过CDMA网与矿用无线信号变换器相联接。
4.根据权利要求2所示的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的井下通信模块还包括本安型无线视频终端，所述的以太网上还联接有视频监控服务器，本安型无线视频终端通过CDMA网与矿用无线信号变换器相联接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的以太网上还联接有可接入井下有线电话的第一综合接入设备以及可接入地面有线电话的第二综合接入设备。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的井上调度模块包括WCM交换管理服务器、调度服务器、PTT通信调度台和用户管理服务器，所述的WCM交换管理服务器、调度服务器、PTT通信调度台和用户管理服务器分别联接在以太网上。
7.根据权利要求5中所述的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的井上调度模块包括WCM交换管理服务器、调度服务器、PTT通信调度台和用户管理服务器，所述的WCM交换管理服务器、调度服务器、PTT通信调度台和用户管理服务器分别联接在以太网上。
8.根据权利要求1所述的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的矿用无线信号变换器上设置有矿用射频天线。
9.根据权利要求1所述的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的矿用无线信号变换器上设置有产生报警信号的泄漏电缆。
10.根据权利要求1所述的基于CDMA技术的一体式矿用通信系统，其特征在于：所述的光纤网络中设置有多个光缆分线盒，所述的矿用近端信号变换器通过光缆分别联接至多个光缆分线盒后，再联接至井下通信模块的矿用无线信号变换器。
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