關于“5G+智慧礦業(yè)”行業(yè)解決方案的研究

董鵬程 周健 楊彬 劉松 吳冰冰

5G作為“新基建”時代的領頭羊，其特有的大帶寬、高速率、低時延特性能完美契合智慧礦業(yè)，為傳統(tǒng)礦業(yè)數(shù)字化轉型賦能?；凇?G+智慧礦業(yè)”技術實現(xiàn)礦井下有軌電車無人駕駛，能有效改善井下人員作業(yè)環(huán)境、降低員工勞動強度、提高有軌運輸效率、提升礦山安全管控水平，以此實現(xiàn)井下礦山智能化、無人化目標。

1.引言

金安礦地底礦業(yè)5G ToB業(yè)務需求在六安尚屬首次，本文圍繞金安礦地下信號覆蓋及有軌電車無人駕駛需求，從項目需求、現(xiàn)場勘查、方案圖紙設計、現(xiàn)場施工、信號覆蓋、網(wǎng)絡測試、項目交付等問題形成一套完善流程，并利用MEC、UPF、BBU、A2傳輸下沉及參數(shù)優(yōu)化等技術保證無人駕駛低時延、高帶寬需求，并舉一反三支撐后期金日晟、開發(fā)礦、六鋼等礦業(yè)公司ToB業(yè)務發(fā)展。

2.方案設計

霍邱金安礦業(yè)-410米位于六安市霍邱縣范橋鄉(xiāng)光明路，占地面積約450W平方米。本次業(yè)務需求重點覆蓋礦下410米礦區(qū)有軌礦車運行區(qū)域，面積約4W平方米。通過多輪會審研討本次覆蓋霍邱金安礦業(yè)-410米礦區(qū)有軌礦車運行區(qū)域，共使用1臺BBU、16臺外置HUB、37臺外置PRRU。覆蓋方案如下圖所示。

3.技術應用

金安礦業(yè)地下410米有軌礦車無人駕駛需重點關注低時延、大帶寬等特性，經多輪研討計劃采用邊緣MEC+UPF下沉、BBU+A1傳輸設備就近接入，保證業(yè)務端到端時延達到行業(yè)標準;考慮礦底環(huán)境復雜、維護難度大等問題，通過雙路由來保證網(wǎng)絡健壯性、業(yè)務不間斷。

3.1 MEC下沉

為滿足有軌電車無人駕駛業(yè)務低時延需求，計劃在金安礦業(yè)部署邊緣MEC平臺。MEC部

署在基站BBU和核心網(wǎng)之間，靠近工廠數(shù)據(jù)中心的位置。

★縮短時延：數(shù)據(jù)不需要經過核心網(wǎng)到因特網(wǎng)，傳輸路徑變短，時延減小。

★緩解傳輸：數(shù)據(jù)直接匯聚到工廠數(shù)據(jù)中心，無需回傳運營商網(wǎng)絡，節(jié)省帶寬。

★數(shù)據(jù)安全性：數(shù)據(jù)直接發(fā)送給本地網(wǎng)絡，減少在互聯(lián)網(wǎng)的傳輸，數(shù)據(jù)更安全。

3.2 UPF下沉

在金安礦本地機房內下沉部署一套電信自研UPF，通過該UPF連接省內5GC網(wǎng)絡;為進一步縮短時延，本次項目中將BBU+傳輸設備也同步就近接入到礦業(yè)機房。

對于5G+智慧礦業(yè)場景，特別是對的低時延場景下，邊緣下沉部署UPF。SMF通過選擇策略，選擇本地UPF。基于UL CL、LADN或Multi-homing方式進行分流，本地流量走本地UPF錨點卸載。MEC as a AF 與5GC CP（NEF或PCF）接口，交互路由與策略控制信息。Local DN的邊緣應用策略路由應用觸發(fā)到MEP平臺;MEP以AF影響路由策略，通過N5口將消息發(fā)給PCF;PCF將分流策略下給SMF;SMF再將分流策略下給UPF。

3.3雙路由保護

鑒于地下礦底環(huán)境復雜、維護難度大等問題，一旦傳輸線路故障將導致整個地底有軌電車無法正產工作，嚴重耽誤生產。通過傳輸雙路由（冗余備災）方案來保證網(wǎng)絡健壯性，當主線路發(fā)生故障時，切換至備用線路來保證業(yè)務不間斷，確保有軌電車無人駕駛正常運行。方案架構如下圖所示。

4.總結

5G+智慧礦業(yè)是當前比較熱點的ToB行業(yè)應用，有效改善井下人員作業(yè)環(huán)境、降低員工勞動強度、提高有軌運輸效率、提升礦山安全管控水平，實現(xiàn)井下礦山智能化、無人化目標，幫助企業(yè)提升自動化管理水平。本文以六安市金安礦底輕軌電車無人駕駛項目需求，詳細梳理了為滿足金安礦礦底有軌電車無人駕駛業(yè)務應用進行的技術應用與探討并進行經驗總結，為后期六安政企爭取金日晟、開發(fā)礦、六鋼等礦業(yè)公司ToB業(yè)務訂單提供幫助。

作者簡介：董鵬程，1988.11，男，漢，籍貫：安徽合肥，碩士，研究方向：無線通信