专利名称：矿用小灵通无线通讯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿用通讯系统，具体地说是矿用小灵通无线通讯系统。
背景技术：
随着矿井现代化开采技术的进步和生产发展的需要，越来越多的移动或半移动生产装备和流动作业岗位，以及随时都在发生着的大量反映生产第一线的随机性信息流都迫切需要纳入矿井生产调度的指挥和决策。从安全与生产这一角度，改善矿井通信并使之与当前矿井生产发展、安全要求相适应，始终是矿井生产迫切需要解决的问题之一。由于无线电波不能在矿井很好地传播，一对在地面能够正常通信10公里以上的通信机，在井下的通信距离却不足200米，而且，由于地下无线通信涉及到的电磁波传播问题太过复杂，因而，矿井无线通信领域作为移动通信的一个特殊领域，在上世纪六十年代末以前几乎没有人去探索电磁波在矿井的传播这个课题。
目前，在矿用无线通讯领域，尤其是煤矿井下，大致有载波通讯、感应通讯和泄漏通讯等几种通讯方式。其中载波通讯和感应通讯是早期的一种矿用通讯方式，该方式通常都需要利用巷道内有效长导体作为电讯号载体，例如架空电缆及其它线缆等，其系统一般由基站、手机、电源等组成。因其工作频率低(0.1～2兆赫)，易受环境中电气设备电磁干扰，通讯质量差。泄漏通讯是上世纪八十年代末在国内首次出现的一种矿井无线通讯方式。该方式是将“泄漏电缆”当作基站的长天线，利用“泄漏电缆”对电讯号具有纵向传输、横向幅射的特性，来实现与终端设备(手机)之间在煤矿井下的无线通讯。泄漏通讯系统一般由基站、手机、汇接器、中继器、终端负载、电源、泄漏电缆等组成，其工作频率较高(通常为数十至数百兆赫)，具有较好的抗干扰性能。从上世纪中期开始，“泄漏无线通讯”方式一直是煤矿井下国内外最有效的通讯方式。但是现有井下泄漏通讯系统仍然存在以下一些不足一是环境电磁干扰大(即使工作频率较高，也避免不了井下电机车等用电设备所产生的强电磁干扰所造成的影响)，严重时影响通话质量或通话的持续性；二是通讯覆盖范围小。这里所指的覆盖范围主要由泄漏电缆的总长度确定，每延长一段泄漏电缆(长度按工作频率、使用泄漏电缆特性及中继器性能等因素有关)，需要加入一个中继器来补偿电信号的纵向传输损耗。电缆愈长，所需中继器越多，那么，主要由中继器所产生的信号噪声积累也就愈严重，导致通信质量差，所以其覆盖范围有限；三是设备重量重、体积大、功能少；四是售后服务保障差(因为其系统设备全部是专用设备，其售后服务体系显然不能象社会公网设备那样做到维修、服务社会化)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种抗电磁干扰能力强、通讯质量好、覆盖范围广的矿用小灵通无线通讯系统，以满足当前矿井生产发展和安全所需的通信要求。
本发明矿用小灵通无线通讯系统包括井下通讯子系统，该子系统包括井下设备和地面设备两部分，所述井下设备包括基站控制器、基站、电源、光端机和手机；所述地面设备包括地面光端机、电源和局端设备。所述基站控制器经基站接口板分别与各所述基站相连，并同时向各所述基站供电；所述基站控制器通过所述光端机经所述地面光端机与所述局端设备相连。
上述矿用小灵通无线通讯系统，它还包括地面通讯子系统，所述地面通讯子系统包括局端设备(EPRT)、基站控制器、基站、手机和电源，所述基站控制器经基站接口板分别与各所述基站相连，并同时向各所述基站供电；所述基站控制器通过EI线与所述局端设备相连接。
上述矿用小灵通无线通讯系统，它还包括中继器，所述中继器连接在所述井下通讯子系统或地面通讯子系统的所述基站控制器与所述基站之间。
本发明将地面“小灵通”无线通讯设备引入矿井无线通讯领域，并做出相应改进，符合和满足井下特定的使用环境和安全要求。它通过局端设备，能够独立完成系统内手机之间的自由通话。通过与用户公网交换机(PBX)相连，不仅能够全面实现矿区手机间的自由通话，也能够实现系统内手机的自由市话或长话通话，从而真正实现矿用移动通讯与社会移动通讯公网的全面接轨。本发明系统结构简单，扩容方便。通过增加基站控制器和相应基站等设备，就能方便扩大系统覆盖范围，通话质量丝毫不受影响。由于本发明系统设备工作频率高(约2千兆赫)，因此，设备的抗干扰能力强，通讯质量好。本发明通讯系统施工简便，调试快捷，功能强大，维护方便，使用灵活。当基站控制器与基站间距离超过5000m时，可以在两者之间接入中继器，以满足通讯需要。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的系统组成框图；图2是基站控制器用RPC的原理框图；图3是基站控制器用CSC的原理框图；图4是10mW基站基本工作原理框图；图5是40mW基站基本工作原理框图。
具体实施例方式
如图1所示，PSTN表示市话系统，PBX表示交换机。除这两个设备外，其余是本发明系统的构成设备。本发明矿用小灵通无线通讯系统包括井下通讯子系统和地面通讯子系统。井下通讯子系统由井下设备和地面设备组成，井下设备包括基站控制器1、基站2、电源、光端机3、中继器4和手机5，地面设备包括光端机6、局端设备7和电源。基站控制器1经基站接口板分别与各基站2相连，并同时向各基站2供电。基站控制器1通过井下光端机3经地面光端机6与系统局端设备7相连。当基站控制器1与所需安装基站2间距离超过5000m时，则在基站控制器1与基站2间需要接入中继器4。地面通讯子系统设备包括局端设备7、基站控制器8、基站9、手机5、中继器11和电源。基站控制器8经基站接口板分别与各基站9相连，并同时向各基站9供电；基站控制器8通过EI线与局端设备7相连接。当基站控制器8与所需安装基站9间距离超过5000m时，则在基站控制器8与基站9间接入中继器11。系统局端设备7与PBX(交换机)通过电缆相连接。系统中各主要设备的功能如下1、局端设备7(EPRT)。局端设备7(EPRT)提供本系统到交换机的接口，从而使本系统的终端(手机)可以得到交换机用户具有的所有功能。通过它，可以将无线终端和交换机用户的逻辑号码一一对应。多个EPRT机框可进行叠加，除一个主机框外，其他机框可被配置为扩展机框，从而增加了单个EPRT可接入的用户数。EPRT与交换机的接口是模拟2线(它将接收的模拟信号及信令转化为64K PCM的数字信号，通过EI与基站控制器建立数字通信链路)或者EI PRI接口(在这种情况下，EPRT就是一个独立的交换机，系统内手机之间的通信采用内部交换，不再需要交换机的介入)。
2、基站控制器1(8)。基站控制器1(8)可以由二种不同的内核设备组成RPC或CSC。
2.1、RPC组成的基站控制器。该基站控制器是系统的核心控制设备，设备接受从RT传来最多4个E1基群信号，在网络协议的物理层符合G.703、G.704标准，网络层遵守Q.931协议规程。设备完成协议转换(PHS协议/Nationall协议)，并且通过RT(局端设备7)向本地交换局拨号发送DTMF信号。该基站控制器从与RT(局端设备)连接的E1线中提取时钟，然后把时钟传送给所有的基站2(9)(RP)，从而使所有基站2(9)(RP)同步工作。但设备在开机或重启动时，起始相位同步端口的触发脉冲触发，如果没有这个触发信号，设备则自己定义一个起始相位。因此，属于不同基站控制器的RP的帧信号并不同步。该基站控制器可以使用E1传输线延伸安装在远端。E1信号的传输可以采用的方式有高速率用户环路(HDSL)传输、光纤传输和数字微波传输。
RPC原理框图如图2所示，它主要由控制模块(ECNT)、E1中继接口模块(E1-IF)、RP线路接口模板(RP-IF)等组成。其中控制模块提供了对设备的操作、管理和维护(OA&M)功能。E1中继接口模块通过E1(速率为2.048Mbit/s)中继接口经光端机与RT(局端)连接，此E1接口传递所有的控制和话音信道(包括PCM编码的语音或话频带内数据)。RPC可装8块RP线路接口模板，最多可控制和支持32个基站(RP)，设备通过一个两线专用接口与各基站(RP)相连，并向各RP提供116V DC电源；井下基站控制器1与井下光端机3间使用EI线相连接；井下基站控制器1与井下基站2间使用矿用通讯电缆(二芯双绞线)相连，并向各基站提供116V DC电源。
该基站控制器支持的基站(RP)类型10mW和200mW基站。
2.2、CSC组成的基站控制器。CSC(CS controller，基站控制器)是PAS/iPAS/mSwitch无线市话系统中RF子系统的核心控制设备，在网络协议的物理层符合G.703、G.704标准，网络层遵守Q.931协议规程，通过PRI接口与RT(PAS系统中的局端设备)或iPAS GW连接，接收从RT或iPAS GW传来的8个(最多达16个)E1基群信号。CSC实现话路集线控制及通过RT或iPAS GW向本地交换局拨号发送DTMF信号。它通过ISDN 2BIQ BRI(基本速率接口)接口与CS相连。CSC可以与本地中心局的交换机(LE)、系统设备等安装在同一地点，也可使用E1传输线延伸安装在远端。E1信号的传输可以采用的方式有高速率用户环路(HDSL)传输、光纤传输和数字微波传输。每个CSC可以同时处理480个呼叫，有8条E1线(最多达16条)与RT(或iPAS GW)连接，每条可支持30个用户信道。CSC可通过与之相连的PC微机应用NETMAN进行维护和监控。系统参数设置灵活，告警信息和传输数据收集方便，软件版本升级可以通过PC向CSC远程载入。
CSC原理框图如图3。CSC主要由系统控制插板-CCM3/CCM3R板、E1MW板/ETMW板、CSIF板/CSIF-16板等组成。系统控制插板(CCM3/CCM3R)提供了对CSC的操作、管理和维护等功能。E1MW插板CSC通过E1(速率为2.048Mbit/s)中继接口与RT(局端)连接，此E1接口传递所有的控制和话音信道(包括PCM编码的语音或话频带内数据)。CSIF/CSIF-16插板CSC通过CSIF插板上的“U”接口(BRI接口)与基站(CS)连接，每个“U”接口由2个B通道和一个D通道组成。一个CSC最多可支持14块CSIF插板。基站作为无线市话网络的末端设备，在网络侧，通过标准“U”接口与CSC相连；在无线侧，通过RCR STD-28空中接口与PS进行通讯。该基站器支持的基站类型CS-ACS40mW和CS500mW基站。
井下基站控制器1与井下光端机3间使用EI线相连接；井下基站控制器1与井下基站2间使用矿用通讯电缆(二芯双绞线)相连，并向各基站提供116V DC电源。
3、光端机。机器采用单板结构，按功能划分基本可分为A.2/8复合单元、B.编解码单元、C.公务单元、D.监控系统、E.二次电源等五个部分，其中A、B、E三单元为基本组成部分，完成从最多4个2048kbit/s的信号到激光信号的可逆转换。光端机最多可通4个标准G.703信号(2048kbit/s)，IN1、IN2、IN3、IN4分别接四个输入信号，OUT1、OUT2、OUT3、OUT4为对应的四个输出信号。
4、基站。基站有二个类型一是与RPC组成的基站控制器相配接的基站(RP)，通常有10mW和200mW二种。其中200mW基站通常使用在地面。二是与CSC组成的基站控制器相配接的基站(ACS)，通常有40mW和500mW二种。其中500mW基站通常使用在地面。
基站(RP)是无线设备，由RPC来的ADPCM信号及电源馈电，由一对双绞线传入基站RP的接口(4B+D+K)，信号通过基站的射频调制波发射，与PS间构成无线链路，通过RPC、局端设备、中央交换局提供终端用户话音/数据通信，在无线方面基站提供RCR STD-28空中接口(A接口)。
无线接口有四信道时分接入功能，它具有时分多址/时分双工(4信道TDMA-TDD)，可提供一个控制信道和三个传输信道。RCR STD-8并不特别要求控制信道时隙定位，因此，该系统允许将四个时隙中的任一个定义为控制时隙。其中10mW基站基本工作原理框图如图4所示。
基站(ACS)同样是无线市话系统中的RF设备，由CSC(CS Controller，基站控制器)传来的ADPCM信号及电源馈电，通过一对双绞线传入基站(ACS)的接口，信号通过基站的射频调制波发射，与PS(手机)间构成无线链路，通过CSC、RT(PAS系统中的局端设备)或GW(iPAS/mSwitch系统中的网关设备)、中央交换局提供终端用户话音/数据通信。在无线方面系统提供RCR STD-28空中接口。
在系统中引入ACS基站后，基站可配置为1C3T(1个控制信道，3个话务信道)。井下通讯子系统按井下实际巷道具体设计，一般按300m～1000m一个基站考虑(巷道拐弯处必须)。
其中40mW基站上作原理框图如图5所示。
5、中继器。基站线路延伸器(CS-R)拥有4路ISDN的再生功能。它直接利用双绞线将U口以透明方式延伸至远端，再生侧和接入侧两端U口的时钟保持同步，从而克服了ISDN BRI在接入上对距离的限制。每对U口在物理结构上各自独立，互不影响。设备的工作电源可以使用本地交流127V电源。该设备安装简便，免维护，可以多个级连。
中继器可以有二种馈电方式一是从带直流馈电的U口线路上提取电源；二是从两对专用馈电线路上提取电源。
6、手机。手机是系统终端设备，主要完成在系统内自由通话、短信等信息服务功能。
权利要求
1.矿用小灵通无线通讯系统，包括井下通讯子系统，其特征在于，该子系统包括井下设备和地面设备两部分，所述井下设备包括基站控制器、基站、电源、光端机和手机；所述地面设备包括地面光端机、电源和局端设备，所述基站控制器经基站接口板分别与各所述基站相连，并同时向各所述基站供电；所述基站控制器通过所述光端机经所述地面光端机与所述局端设备相连。
2.如权利要求1所述的矿用小灵通无线通讯系统，其特征在于，它还包括地面通讯子系统，所述地面通讯子系统包括局端设备、基站控制器、基站、手机和电源，所述基站控制器经基站接口板分别与各所述基站相连，并同时向各所述基站供电；所述基站控制器通过EI线与所述局端设备相连接。
3.如权利要求1或2所述的矿用小灵通无线通讯系统，其特征在于，它还包括中继器，所述中继器连接在所述井下通讯子系统或地面通讯子系统的所述基站控制器与所述基站之间。
全文摘要
本发明公开了一种矿用小灵通无线通讯系统，包括井下通讯子系统，该子系统包括井下设备和地面设备两部分，井下设备包括基站控制器、基站、电源、光端机和手机，地面设备包括地面光端机、电源和局端设备，基站控制器经基站接口板分别与各基站相连，并同时向各基站供电，基站控制器通过光端机经地面光端机与局端设备相连。它不仅能够独立完成系统内手机之间的自由通话，全面实现矿区手机间的自由通话，而且能够实现系统内手机的自由市话或长话通话，从而真正实现矿用移动通讯与社会移动通讯公网的全面接轨。它具有结构简单，扩容方便，抗干扰能力强，通讯质量好等优点。
文档编号H04W84/12GK1946200SQ20061004992
公开日2007年4月11日 申请日期2006年3月21日 优先权日2006年3月21日
发明者张学珠, 钱桂兴, 鲍承斌, 叶常华 申请人:浙江嘉科电子有限公司