智能矿山-5G+矿山网络系统

一、系统简介

  智能矿山应统筹建设网络系统和数据中心，打通数据传输和利用通道，统一规划网络和数据安全系统，保障信息内外传输利用的安全冗余，同时强化网络和数据安全意识。

  网络基础设施建设包括但不限于办公区网络、生活福利区网络、工业控制网络、视频监控网络、安全监控网络、无线网络和融合调度通信系统，鼓励逐步开展5G+矿山物联网系统建设，建设多系统融合的无线接入网关，提升矿山无线基础设施兼容水平，提升煤矿各系统的综合感知能力、融合交互能力，满足煤矿智能化全面感知、自主决策和敏捷响应的需求。

二、建设内容

  智能化矿山应建设大数据服务中心，统一数据采集、传输、存储和访问接口标准。大型煤业集团可分级建设多个数据服务中心，构建矿山数据治理体系，并在平台沉淀矿山行业模型和知识，包括设备、工艺、安全等信息模型和行业专家知识，形成模型库和知识库。上级中心可偏向计算能力及多业务数据融合分析，底层中心偏向存储、小规模计算和快速响应。  

  智能化矿山应建设智能综合管控平台，进行多部门、多专业、多管理层面的数据集中应用、交互共享和决策支持，实现矿山地质勘探、巷道掘进、开采、主辅运输、通风排水、供液供电、安全防控等业务系统的数据融合、分析决策与智能联动控制，井上下各系统实现“监测、控制、管理”的一体化及智能联动控制。

5G矿山应用示意图

三、系统设计

    3.1 核心网要求

    1.遵循3GPP R15/16 标准

    2.可以采用多UPF，单UPF处理能力达10Gbps

              3.支持多种虚拟化部署，包括虚拟机，云部署，docker部署

    4.支持MEC能力

    5.基于Web人机界面的网络管理功能

    6.设备轻量化紧凑型，硬件采用X86标准服务器，或者一体化的5G系统，或小型化的5G设备

    7.支持纯国产化ARM平台

   3.2 云边协同5G专网

  在云上（公有云、私有云）部署5G云核心网来提供5GCaaS（5GC-as-a-Service） 5GC即服务能力。当用户提出部署5G核心网5GC需求时，通过云边协同能力在用户网络侧自动部署5G核心网，同时5G云核心网为用户侧5G核心网提供热备份能力，一旦用户侧系统不能正常工作，5G云核心网可以临时提供服务能力，并且可以一键快速恢复用户侧5G核心网（软件加配置）。

单5G核心网

  以上5G专网部署方案，都可以保证煤矿5G业务数据不出矿区，从而保证数据的安全及低时延性。

          3.3 系统功能

   1.符合多种通信制式： 5G系统、 4G系统、 UWB定位、 有线广播

   2.满足多业务类型： 5G/4G语音、视频、 基于VoNR/VoLTE集群调度、 基于UWB定位业务、 有线广播、 视频采集监控、 基于5G低时延设备控制、 业务管理功能

   3.融合管理平台 

   5G系统提供新的能力，以满足大宽带低时延的业务场景，比如高清视频监控、挖掘运载设备实时控制等。同时部署IMS系统，使标准5G,4G终端可以基于VoNR/VoLTE开展比VoIP更高质量的语音、视频及调度业务。

   3.4 系统部署

   5G系统应部署： 1.5G核心网5GC; 2.IMS系统; 3.无线基站系统

   基站部分包括：

   1.井下自建防爆型基站

   2.地面宏站

   地面宏站建设为可选，地面建站的好处是地面指挥调度人员可以基于5G网络在整个厂区移动，动态指挥调度。考虑到频点问题，地面站推荐与运营商共建，即采用基站共享方式（类似电信联通基站共建方案），这样公网用户进入矿区可以正常使用运营商提供的5G服务。