北路智控積極參與參與《5G+煤礦智能化白皮書》 標(biāo)準(zhǔn)制定。以下為《5G+煤礦智能化白皮書》轉(zhuǎn)自其他網(wǎng)站。

5G+煤礦智能化白皮書

2020年10月

指導(dǎo)單位：

中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)

中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)

煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟

起草成員單位：

陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司

國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司

中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司

中國(guó)中煤能原集團(tuán)有限公司

中國(guó)電信集團(tuán)公司

中國(guó)煤炭科工集團(tuán)有限公司

華為技術(shù)有限公司

陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司

煤炭科學(xué)研究總院

山東能源集團(tuán)有限公司

安標(biāo)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心有限公司

中國(guó)平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司

煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司

大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司

國(guó)家能源集團(tuán)神華信息技術(shù)有限公司

陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

北斗天地股份有限公司

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)

泰安宇祺通訊技術(shù)有限公司

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）

天津華寧電子有限公司

中國(guó)煤礦機(jī)械裝備有限責(zé)任公司

上海山源電子科技股份有限公司

鄭州煤礦機(jī)械股份有限公司

北京中電拓方科技股份有限公司

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司

北京永安信通科技公司

中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司

南京北路智控科技股份有限公司

北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司

山西科達(dá)自控股份有限公司

上海創(chuàng)力集團(tuán)股份有限公司

華洋通信科技股份有限公司

常州科研試制中心有限公司

暢加風(fēng)行蘇州智能科技有限公司

目錄

00.引言

01.礦井5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則

02.礦井5G應(yīng)用場(chǎng)景

2.1視頻傳輸

2.2物聯(lián)網(wǎng)

2.3設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸

2.4移動(dòng)巡檢

2.5遠(yuǎn)程控制

03.礦井5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

3.1礦井5G專網(wǎng)典型構(gòu)架

3.2礦并5G網(wǎng)絡(luò)基本要求

04.礦井5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)描述

4.1總體架構(gòu)

4.2運(yùn)維平臺(tái)

4.3核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

4.4傳輸網(wǎng)絡(luò)

4.5無線接入網(wǎng)絡(luò)

05.煤礦5G應(yīng)用生態(tài)建設(shè)

06.附錄

6.1規(guī)范性引用文件

6.2術(shù)語、定義和縮略語

引言

2020年2月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、應(yīng)急管理部、國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局、工業(yè)和信息化部、 財(cái)政部、科技部、教育部等八部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確了我國(guó)煤炭工業(yè)智能化發(fā)展的方向，吹響了我國(guó)煤礦智能化建設(shè)的號(hào)角。2020年9月，應(yīng)急管理部、國(guó)家能源局、國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局在山東鄒城組織召開全國(guó)煤礦智能化建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)會(huì)，加速推動(dòng)新一代信息技術(shù)與煤炭開發(fā)利用融合。

“5G+”是以5G通信為基礎(chǔ)，融合大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、工業(yè)互 聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的統(tǒng)稱。5G通信技術(shù)具備大帶寬、低時(shí)延、廣連接的特性，是第一個(gè)從標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)之初，就考慮到行業(yè)應(yīng)用需求的蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前，中國(guó)已經(jīng)部署了全球最大的5G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)能力基本完善，產(chǎn)業(yè)配套基本成熟，網(wǎng)絡(luò)成本持續(xù)下降，技術(shù)紅利亟待釋放。5G技術(shù)賦能煤礦智能化，為解決好煤礦井上下的通訊問題提供了全新方案，為我國(guó)智能煤礦的建設(shè)注入了新動(dòng)力和新活力。

我國(guó)現(xiàn)已研發(fā)出礦用5G系統(tǒng)，并在煤礦井下獲得初步應(yīng)用，展現(xiàn)出良好的“頭雁效應(yīng)“和廣 闊的應(yīng)用前景。5G+”新一代信息技術(shù)在煤礦的融合應(yīng)用，必將改變煤礦傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織與用工形式，同時(shí)打破安全、環(huán)境等對(duì)煤炭開發(fā)利用的制約。未來我國(guó)智能礦山將具備資源與開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策自主化的能力。

煤礦智能化是新一代信息技術(shù)和煤炭開發(fā)利用的深度融合，是開采工藝、智能裝備、應(yīng)用軟件、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)等多種要素的集成，更是一種網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化協(xié)同的合作生態(tài)。5G技術(shù)在煤礦的應(yīng)用將助力構(gòu)建煤礦智能化開放合作生態(tài)，有力促進(jìn)我國(guó)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。此白皮書基于當(dāng)前5G技術(shù)在煤礦的應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述了礦井5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則、礦井5G應(yīng)用場(chǎng)景、礦并5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、礦井5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要求等，倡議建設(shè)煤礦5G應(yīng)用生態(tài)，旨在進(jìn)一步推動(dòng)5G技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用，加快我國(guó)煤礦智能化的建設(shè)進(jìn)程。

01.礦井5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則

目前，煤礦井下應(yīng)用的通信網(wǎng)絡(luò)主要包括工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)、4G無線網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)、有 線調(diào)度通訊系統(tǒng)、應(yīng)急廣播、定位系統(tǒng)等。礦井5G網(wǎng)絡(luò)是新一代礦用無線通信網(wǎng)絡(luò)，具備高可靠、大帶寬、低時(shí)延、易部署、易維護(hù)的特點(diǎn)。

礦井5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)遵循如下原則：

安全原則

煤礦井下應(yīng)用的5G通信系統(tǒng)應(yīng)滿足安標(biāo)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心發(fā)布的《煤礦5G通信系 統(tǒng)安全技術(shù)要求（試行）》和《煤礦5G通信系統(tǒng)安全標(biāo)志管理方案（試行）》規(guī)定，取得礦用安全標(biāo)志。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)滿足礦用網(wǎng)絡(luò)安全與信息安全的相關(guān)規(guī)定。

可靠性原則

礦井5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)在礦井各類復(fù)雜環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，滿足井下工作面、皮帶巷、機(jī)電酮室 等特殊環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸高可靠性、高實(shí)時(shí)性、高上行帶寬的需要，并能夠支持上下行帶寬時(shí)隙調(diào)整。

融合原則

礦井5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)與在用的礦井通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高度融合。無論是依托運(yùn)營(yíng)商集成還是礦井企 業(yè)自建，需遵循國(guó)家通訊規(guī)范及既有頻譜進(jìn)行合理規(guī)劃及部署實(shí)施。地面5G通信采用公網(wǎng)號(hào)碼資源，井下5G通信應(yīng)與原有資源相結(jié)合。礦井5G通信經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)安全隔離后，可與公網(wǎng)連接，在保障數(shù)據(jù)安全的條件下實(shí)現(xiàn)全方位的互聯(lián)互通。

因礦施策原則

各煤礦應(yīng)結(jié)合礦井具體情況，基于自身需要部署5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，如：

——以應(yīng)用價(jià)值為優(yōu)先考慮，如采煤工作面、掘進(jìn)工作面可優(yōu)先應(yīng)用；

——井下部署有線通信網(wǎng)絡(luò)困難的，可優(yōu)先考慮5G網(wǎng)絡(luò)；

——多連接視頻類業(yè)務(wù)，可優(yōu)先考慮5G網(wǎng)絡(luò)；

——工控設(shè)備低時(shí)延互聯(lián)業(yè)務(wù)，可優(yōu)先考慮5G網(wǎng)絡(luò)。

02.礦井5G應(yīng)用場(chǎng)景

2.1視頻傳輸

以300m采煤工作面為例，如需20路視頻并發(fā)傳輸，每路為典型1080p，網(wǎng)絡(luò)帶寬需求約為 120Mbps；以400m皮帶監(jiān)控區(qū)域?yàn)槔缧?5路視頻并發(fā)傳輸，每路為典型1080p，網(wǎng)絡(luò)需

2.2物聯(lián)網(wǎng)

煤礦井下需要物聯(lián)傳輸數(shù)據(jù)的場(chǎng)所主要包括：頂板離層監(jiān)測(cè)、沖擊地壓監(jiān)測(cè)、地應(yīng)力監(jiān)測(cè)，通 風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最大開路電壓、最大輸出電流、功耗、狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，非“四遙”讀表（管道風(fēng)量、風(fēng)壓、水量、水壓等），立井、斜井井筒安全監(jiān)測(cè)中的井壁和圍巖應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、裂隙、滲流及其變化趨勢(shì)，以及其它應(yīng)用場(chǎng)景。

2.3設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸

煤礦井下設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)景主要包括：1）激光掃描成像，用于綜采工作面、掘進(jìn)巷道、 噴漿巷道等有三維掃描成像需求的場(chǎng)景，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸； 2）慣性導(dǎo)航：對(duì)各種機(jī)載慣導(dǎo)裝置 的數(shù)據(jù)交時(shí)傳輸； 3）分散設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：包括刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)部、乳 化液及噴霧泵、各種供電開關(guān)等設(shè)備的有關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 4）手持終端，包括手持檢測(cè)終端以及交 互設(shè)備等； 5）其它應(yīng)用場(chǎng)景。

2.4移動(dòng)巡檢

煤礦井下應(yīng)用巡檢裝置的場(chǎng)所主要包括：變電所、水泵房、皮帶機(jī)、大巷、井筒、管道、采煤 工作面等，主要采集實(shí)時(shí)視頻、熱成像、環(huán)境氣體參數(shù)、煙霧、設(shè)備運(yùn)行工況等信息。

以實(shí)時(shí)信息移動(dòng)巡檢采集為例，一臺(tái)巡檢裝置最多配置4路高清攝像頭，每路1080p，網(wǎng)絡(luò)需 求約24Mbps；環(huán)境參數(shù)檢測(cè)、語音通話、紅外熱成像等網(wǎng)絡(luò)需求約5Mbps；合計(jì)網(wǎng)絡(luò)需求約為30Mbps。

2.5遠(yuǎn)程控制

基于5G高質(zhì)量承載管道，未來井下各種工業(yè)設(shè)備，如采煤機(jī)、液壓支架、掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備，可 以考慮遠(yuǎn)程人工控制或基于Al的智能控制。

井下無軌膠輪車、電機(jī)車、單軌吊等為主的應(yīng)用場(chǎng)景，可以考慮基于5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)井下遠(yuǎn)程（無 人）駕駛。

以遠(yuǎn)程（無人）駕駛無軌膠輪車為例，一臺(tái)車最多配置4個(gè)激光雷達(dá)、4路高清攝像頭（每路 典型1080p）、2路毫米波雷達(dá)，網(wǎng)絡(luò)需求約為40Mbps；5G網(wǎng)絡(luò)控制時(shí)延要求不大于50ms。

以巷道掘進(jìn)場(chǎng)景為例，需要考慮6路1080P高清視頻，考慮綜掘機(jī)截割速度、啟停命令等控制 信號(hào)，通信帶寬上行可達(dá)50Mbps，整體5G網(wǎng)絡(luò)控制信號(hào)時(shí)延小于100ms。

03.礦井5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

3.1礦井5G專網(wǎng)典型構(gòu)架

礦用5G專網(wǎng)系統(tǒng)主要由5G核心網(wǎng)、5G網(wǎng)管平臺(tái)、5G承載網(wǎng)設(shè)備、5G基站設(shè)備、5G本 安型無線網(wǎng)關(guān)（CPE）、5G終端設(shè)備等組成。

現(xiàn)階段，礦井5G專網(wǎng)系統(tǒng)典型構(gòu)架主要有兩種方式：基于運(yùn)營(yíng)商的煤礦專網(wǎng)以及煤礦自身集 成管理的煤礦專網(wǎng)。

基于運(yùn)營(yíng)商的煤礦專網(wǎng)

煤礦本地部署MEC，實(shí)現(xiàn)本地業(yè)務(wù)分流至礦山自有業(yè)務(wù)服務(wù)器，保障數(shù)據(jù)不出煤礦園區(qū)。同 時(shí)部署5G核心網(wǎng)代理（和MEC共部署），當(dāng)外部運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或斷開時(shí)，5G核心網(wǎng)代理+MEC確保5G系統(tǒng)能夠安全、獨(dú)立、穩(wěn)定運(yùn)行，保證無線通信及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽?、穩(wěn)定，滿足井上井下安全隔離的相關(guān)規(guī)定。如下圖所示：

圖1基于運(yùn)營(yíng)商的煤礦專網(wǎng)

煤礦專網(wǎng)

5G系統(tǒng)采用礦用5G核心網(wǎng)時(shí)，所有應(yīng)用及控制面信息直接在煤礦園區(qū)內(nèi)閉環(huán)，保障數(shù)據(jù)不出 煤礦園區(qū)。與運(yùn)營(yíng)商大網(wǎng)連接保證與外網(wǎng)語音和數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

圖2 煤礦專網(wǎng)

3.2礦井5G網(wǎng)絡(luò)基本要求

5G組網(wǎng)架構(gòu)

——5G組網(wǎng)宜優(yōu)選SA架構(gòu)一步到位，MEC就近部署。

——根據(jù)井下業(yè)務(wù)場(chǎng)景和組網(wǎng)方式選擇VoNR、EPS fallback（VoLTE/CSFB）的5G 語音 通話方案，優(yōu)先采用VoNR方式。

——能夠?qū)崿F(xiàn)井下5G無線覆蓋，信號(hào)強(qiáng)度符合通信要求。

——支持增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景（eMBB）、低功耗大連接場(chǎng)景（mMTC）和低時(shí)延高可靠場(chǎng)景 (uRLLC)。

5G組網(wǎng)安全性

——安全策略：應(yīng)充分考慮NA/NSA切換保障、系統(tǒng)鏈路冗余等措施。主要設(shè)備在停電的情況 下應(yīng)有至少2小時(shí)的續(xù)航能力。

——設(shè)備入網(wǎng)與取證要求：按照安標(biāo)國(guó)家中心[2020]36號(hào)“關(guān)于發(fā)布煤礦5G通信系統(tǒng)安全 技術(shù)要求、安全標(biāo)志管理方案的通知”辦理安標(biāo)審核手續(xù)；5G系統(tǒng)中接入公網(wǎng)的設(shè)備應(yīng)按國(guó)家有關(guān)規(guī)定辦理進(jìn)網(wǎng)許可證。

——組網(wǎng)設(shè)備考核指標(biāo)：

◆礦用5G系統(tǒng)宜采用本質(zhì)安全型防爆，需要針對(duì)性進(jìn)行研究設(shè)計(jì)開發(fā)，不應(yīng)簡(jiǎn)單把應(yīng)用于地 面的設(shè)備加防爆外殼即視為改造完畢。

◆用于控制的礦用5G系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，必須保證滿足“GB/T 17626電磁兼容 試驗(yàn)及測(cè)試技術(shù)”標(biāo)準(zhǔn)要求。

——基站布設(shè)規(guī)范需考慮的因素：

◆5G信號(hào)接收強(qiáng)度、尤其小區(qū)邊緣滿足的速率要求。

◆巷道條件（巷道類型、安裝設(shè)備類型、斷面、縱向?qū)w、橫向?qū)w等）。

◆天線安裝位置、方向等。

——供電保障：參考“MT/T 1115-2011多基站礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)通用技術(shù)條件”標(biāo)準(zhǔn)。可采 用統(tǒng)一供電法、隔離供電法、總線供電法對(duì)節(jié)點(diǎn)供電。

04.礦井5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)描述

4.1總體架構(gòu)

礦井5G通信系統(tǒng)總體架構(gòu)需包含：

——5G網(wǎng)管平臺(tái)（NMS）：至少支持礦山用戶實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的網(wǎng)元設(shè)備狀態(tài)查詢和故障查詢，支 持本地設(shè)備的維護(hù)與操作。

——5G核心網(wǎng)平臺(tái)（5GC）：基于運(yùn)營(yíng)商集成及企業(yè)集成2種模式，靈活選擇核心網(wǎng)部署模式。 核心網(wǎng)的部署需要考慮集團(tuán)下各個(gè)礦井的數(shù)據(jù)連接及匯聚；同時(shí)，部分功能利用邊緣計(jì)算下沉到礦山園區(qū)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換，保障數(shù)據(jù)不出園區(qū)，并滿足低時(shí)延的業(yè)務(wù)要求，以及業(yè)務(wù)分層隔離的切片需求。

——5G傳輸網(wǎng)絡(luò)：井下傳輸網(wǎng)絡(luò)建議成環(huán)部署，一條光纖斷路，可用另外一條鏈路傳輸，滿足

可靠性要求。

——5G無線網(wǎng)絡(luò)：基于井下無線應(yīng)用場(chǎng)景（以上行為主），能支持時(shí)隙翻轉(zhuǎn)功能（如 UL：DL=3：1的時(shí)隙配比），滿足井下大容量的視頻回傳能力，滿足設(shè)備遠(yuǎn)控的低時(shí)延等要求。

——5G終端：不只需要考慮本安型的通訊智能手機(jī)、USB Dongle、CPE；還需要考慮各種 模組內(nèi)嵌或外接工業(yè)設(shè)備，以及環(huán)境感知等。未來隨著5G終端成熟，可逐步把井下遠(yuǎn)控、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控、無人駕駛等業(yè)務(wù)遷移到5G網(wǎng)絡(luò)上來。

4.2運(yùn)維平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理系統(tǒng)（NMS）的價(jià)值體現(xiàn)在對(duì)業(yè)務(wù)穩(wěn)定、運(yùn)行安全和提效降本三個(gè)方面的保障與 控制。保障業(yè)務(wù)穩(wěn)定，確保信息系統(tǒng)及服務(wù)的7×24小時(shí)可用性及穩(wěn)定性是運(yùn)維的基本目標(biāo)。保障運(yùn)行安全，為企業(yè)提供安全、可控的信息系統(tǒng)是運(yùn)維的重要職責(zé)。提效降本，通過提升效率降低企業(yè)信息系統(tǒng)的運(yùn)行成本是運(yùn)維的工作方向。

現(xiàn)階段，面對(duì)第3方或企業(yè)自身管理網(wǎng)絡(luò)訴求，礦用5G系統(tǒng)需要考慮單獨(dú)的運(yùn)維管理平臺(tái)， 對(duì)核心網(wǎng)、傳輸、基站接入以及可能的終端進(jìn)行管理，同時(shí)運(yùn)營(yíng)商也可以對(duì)并下網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程的運(yùn)維管理，協(xié)助煤礦解決本地?zé)o法解決的故障。其中，總體容量考慮512小區(qū)以上的接入及管理；硬件考慮基于×86或ARM的刀片服務(wù)器。

4.3核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

基于現(xiàn)有5G公網(wǎng)構(gòu)建的能滿足煤礦業(yè)務(wù)及安全需求，同時(shí)向行業(yè)用戶提供部分網(wǎng)絡(luò)管理、監(jiān)測(cè)、 獨(dú)立運(yùn)維運(yùn)營(yíng)等能力的5G核心網(wǎng)，5GC控制面遵循3GPP標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)5G UPF&MEC下沉到礦區(qū)。

另外，5G核心網(wǎng)可以全部下沉到礦區(qū)，包括5GC控制面、UPF&MEC等。

功能要求：

——UPF支持煤礦數(shù)據(jù)分流功能：支持從煤礦終端、煤礦移動(dòng)辦公終端到煤礦應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 分發(fā)。

——具備煤礦應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)的能力：1）煤礦部分應(yīng)用系統(tǒng)可部署在MEC平臺(tái)上，支持煤礦應(yīng) 用的生命周期管理功能；2）MEC應(yīng)提供安全管理功能，包括煤礦應(yīng)用系統(tǒng)認(rèn)證和鑒權(quán)服務(wù)，組網(wǎng)安全防護(hù)能力，以及保證數(shù)據(jù)安全，包含數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)防靠改、數(shù)據(jù)訪問控制、數(shù)據(jù)防泄漏等。

——支持網(wǎng)絡(luò)能力的開放：用戶精確位置、帶寬管理能力等連接能力被煤礦應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用。

——宜提供計(jì)算能力：編解碼轉(zhuǎn)換、加解密、GPU、Al等計(jì)算能力被煤礦應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用。

——提供NAT功能：可以將分流用戶的源地址按分配的煤礦專網(wǎng)地址池進(jìn)行轉(zhuǎn)換。隱藏了內(nèi)部 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過終端與煤礦服務(wù)端構(gòu)建L2-LAN專線，方便煤礦應(yīng)用對(duì)終端的操控管理。

性能要求：

——煤礦內(nèi)接入MEC的同時(shí)在線會(huì)話數(shù)不低于1萬。

——系統(tǒng)吞吐量不低于10Gbps。

——MEC平臺(tái)支持APP應(yīng)用以虛機(jī)模式部署，平臺(tái)資源可根據(jù)應(yīng)用需求靈活擴(kuò)容。

可靠性要求：

——系統(tǒng)關(guān)鍵軟件、硬件應(yīng)有一定的備份措施，進(jìn)行N+1或1+1冗余備份。保證系統(tǒng)的不間斷 運(yùn)行，系統(tǒng)應(yīng)具有軟件、硬件故障在線恢復(fù)的能力。

——當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，能實(shí)現(xiàn)容災(zāi)備份保障業(yè)務(wù)不中斷。建議與運(yùn)營(yíng)商大網(wǎng)系統(tǒng)間組成資源池， 實(shí)現(xiàn)容災(zāi)自動(dòng)切換。

——當(dāng)井上網(wǎng)絡(luò)故障或井下井上傳輸中斷時(shí)，礦區(qū)井下無線業(yè)務(wù)仍然能可靠穩(wěn)定運(yùn)行，至少2 小時(shí)以上。

4.4傳輸網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于小型煤礦，可考慮無需切片的10Gbps傳輸網(wǎng)絡(luò)；對(duì)于中大型煤礦，建議采取50Gbps 及以上支持切片功能的傳輸網(wǎng)絡(luò)。

功能要求：

——井下主干網(wǎng)絡(luò)支持基于SDN管控融合架構(gòu)，支持業(yè)務(wù)部署和運(yùn)維的自動(dòng)化能力，以及感 知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化能力。

——井下主干網(wǎng)絡(luò)支持基于靈活以太【FlexE】的切片技術(shù)，采用時(shí)分復(fù)用方式基于以太網(wǎng)物理 層提供硬管道隔離及監(jiān)視技術(shù)，遵從OIF FlexE規(guī)范；能夠支持豐富的切片顆粒度比如1Gbps、5Gbps等。

——井下主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持切片帶寬的動(dòng)態(tài)調(diào)整，且?guī)捳{(diào)整時(shí)業(yè)務(wù)無損。

——井下主干網(wǎng)絡(luò)支持電信級(jí)故障檢測(cè)和性能管理。

——井下主干網(wǎng)絡(luò)支持路徑保護(hù)和節(jié)點(diǎn)保護(hù)，在發(fā)生故障時(shí)能進(jìn)行電信級(jí)快速保護(hù)倒換。

——井下主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持網(wǎng)絡(luò)級(jí)就近轉(zhuǎn)發(fā)和設(shè)備級(jí)物理層低時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)能力，匹配時(shí)延敏感業(yè) 務(wù)的承載需求。

——井下主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持二層和三層業(yè)務(wù)模型，滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)承 載需求。

——井下主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持同步以太網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的頻率同步；支持1588等時(shí)間同 步協(xié)議，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步。

性能要求：

——井下主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持100Mbps、1000Mbps的光接口和電接口以及10Gbps、 50Gbps的光接口；且10Gbps、50Gbps光端口最大傳輸距離不低于40km，具備單纖雙向能力。

——井下主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持端到端或逐跳檢測(cè)業(yè)務(wù)級(jí)性能指標(biāo)（如：時(shí)延、流速、丟包等）。

可靠性要求：

——井下主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)支持交換單元、主控單元、信令控制單元（當(dāng)支持控制平面時(shí)）等主 要功能單元的1+1冗余備份能力。在上述功能單元的冗余單元啟動(dòng)1+1保護(hù)后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)性能應(yīng)不受影響。

4.5無線接入網(wǎng)絡(luò)

礦井5G無線接入網(wǎng)絡(luò)包含基站以及終端（含手機(jī)、CPE、USB dongle、AR路由器、模組等）。 基站形態(tài)可以多樣化：1）分布式，分為基站控制器單元（BBU）以及基站射頻單元（RRU），中間還可以有中繼擴(kuò)展單元（RHub）；2）集中式：基站控制單元與射頻單元一體化，外接天線。

功能要求：

——基于5G基站×T×R的多通道特點(diǎn)，要求多路射頻輸出閾功率不大于6w。

——滿足蜂窩系統(tǒng)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的蜂窩系統(tǒng)通信功能要求。

——井下無線接入設(shè)備具備4G/5G多頻多模硬件能力，以及eMBB、URLLC、mMTC業(yè)務(wù) 能力。

——5G終端接入支持5G蜂窩終端和loT模組的接入認(rèn)證、訪問和處理數(shù)據(jù)。

——支持?jǐn)?shù)據(jù)路由功能，終端、基站到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由配置管理。

——支持將工業(yè)應(yīng)用映射為相應(yīng)的服務(wù)等級(jí)，管道能力具備差異化SLA控制，能為不同業(yè)務(wù)如 數(shù)據(jù)傳輸類、遠(yuǎn)程控制類、視頻類提供差異化服務(wù)等級(jí)。

——基站具備定位能力（可選）：支持設(shè)備、人員的定位，定位精度要求在米級(jí)。

——網(wǎng)絡(luò)接入的管理要求：1）應(yīng)支持對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作和管理功能，可對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn) 行創(chuàng)建、刪除、配置、監(jiān)控和故障排除；2）應(yīng)支持對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，包括關(guān)鍵應(yīng)用的QoS、蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通信和連接狀態(tài)及一般服務(wù)可用性等；3）應(yīng)支持和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的對(duì)接，宜支持工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的故障告警、拓?fù)渖杉霸O(shè)備管理等；4）應(yīng)支持業(yè)務(wù)質(zhì)量可視、可評(píng)估（如5G連接的時(shí)延、速率）。

性能要求：

——數(shù)據(jù)傳輸速率要求；單基站覆蓋，最低要求平均吞吐率滿足上行160Mbps；邊緣上行吞 吐率大于10Mbps/用戶。

——并發(fā)用戶數(shù)要求（重點(diǎn)針對(duì)視頻業(yè)務(wù))：?jiǎn)位靖采w，至少滿足30-40個(gè)攝像頭類終端數(shù) 據(jù)并發(fā)；多路視頻并發(fā)傳送基本無卡頓。

——網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求：對(duì)于控制類業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延<50ms@99.99%。

05.煤礦5G應(yīng)用生態(tài)建設(shè)

煤礦5G的深入應(yīng)用，需要全行業(yè)包括煤炭生產(chǎn)企業(yè)、系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商、 煤機(jī)裝備廠家以及科研院所、高等學(xué)校等的協(xié)力合作，共同構(gòu)建創(chuàng)新、協(xié)同、開放、合作的煤礦5G應(yīng)用生態(tài)。其中，

◆煤炭生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況循序漸進(jìn)、逐步推進(jìn)5G在礦井的商業(yè)應(yīng)用。

◆系統(tǒng)集成商需要端到端整合生態(tài)廠家，提升礦用5G系統(tǒng)的可用性和適用性。

◆網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)針對(duì)煤礦特點(diǎn)，持續(xù)研發(fā)適合礦用的5G通訊產(chǎn)品。

◆煤機(jī)裝備廠家應(yīng)加大研發(fā)力度，提供具備5G通信能力的各類礦用裝備。

◆科研院所和高等學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)5G+煤礦智能化基礎(chǔ)研究，為產(chǎn)業(yè)先進(jìn)技術(shù)提供原動(dòng)力。

◆相關(guān)行業(yè)組織應(yīng)加快推動(dòng)對(duì)煤礦5G應(yīng)用的場(chǎng)景細(xì)分、組網(wǎng)方式選擇、建設(shè)驗(yàn)收、設(shè)備要求等方面的標(biāo)準(zhǔn)研究，促進(jìn)設(shè)備間、平臺(tái)間的兼容，指導(dǎo)智能煤礦通信基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

煤炭行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)5G相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)突破:

◆智能視頻應(yīng)用將從單路攝像機(jī)的應(yīng)用逐步發(fā)展為多個(gè)攝像機(jī)協(xié)作與信息關(guān)聯(lián)的全局態(tài)勢(shì)監(jiān)控。通過5G連接能實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的快速部署、智能視頻的端云協(xié)同。應(yīng)構(gòu)建行業(yè)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)集，推動(dòng)礦井智能視頻監(jiān)控的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)化。

基于5G智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈定制的行業(yè)智能終端（移動(dòng)設(shè)備/礦燈/AR眼鏡），在基本通信功能的基礎(chǔ)上，增加礦井所需的生產(chǎn)管理/設(shè)備巡檢/人員定位等各種功能。未來5G網(wǎng)絡(luò)作為通信基礎(chǔ)設(shè)施，可無需部署額外的信標(biāo)，提供米級(jí)的定位能力。

◆井下車輛可以通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車輛的管理/實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，車隊(duì)的編排調(diào)度；實(shí)現(xiàn)車輛超視距的感知，降低交通事故隱患。

◆5G連接可通過增強(qiáng)的5G LAN能力來實(shí)現(xiàn)集團(tuán)下各個(gè)礦區(qū)之間的互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)隔離等。

◆基于5G NR的集群語音和調(diào)度通信，可以融合目前基于4G專網(wǎng)的語音集群和調(diào)度通信。

◆未來700MHz的5G設(shè)備及終端可在井下應(yīng)用，考慮其覆蓋距離遠(yuǎn)，有較強(qiáng)的繞射能力，能夠減少站點(diǎn)數(shù)量，增加礦用5G網(wǎng)絡(luò)的適用性。

◆針對(duì)井下特殊生產(chǎn)控制場(chǎng)景核心網(wǎng)的微型化、本地化部署與應(yīng)用，有助于促進(jìn)5G技術(shù)與特定作業(yè)場(chǎng)所生產(chǎn)控制的深度結(jié)合；井下5G基站的一體化、小型化本安開發(fā)，推動(dòng)與工業(yè)環(huán)網(wǎng)的逐步有機(jī)融合，能夠提高井下5G系統(tǒng)的適應(yīng)性。

煤炭行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)礦用5G技術(shù)的體系化測(cè)試研究，包括網(wǎng)絡(luò)融合測(cè)試、設(shè)備功能性能評(píng)測(cè)、安全性測(cè)試評(píng)估等，推動(dòng)技術(shù)成熟；伴隨著煤礦5G應(yīng)用生態(tài)的成熟，結(jié)合煤礦5G應(yīng)用各類場(chǎng)景，分階段推動(dòng)落實(shí)煤礦5G業(yè)務(wù)應(yīng)用。

圖3 礦井5G業(yè)務(wù)應(yīng)用

06.附錄

6.1規(guī)范性引用文件

凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本白皮書；凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本白皮書。

表1 規(guī)范性引用文件列表

6.2術(shù)語、定義和縮略語

下列術(shù)語、定義和縮略語適用于本白皮書。

表2 縮略表