研究背景：

研制一批满足能源领域5G应用特定需求的专用技术和配套产品，拓展一批5G典型应用场景，建设一批5G行业专网或虚拟专网，是智能煤矿的建设方向。目前5G技术在煤矿的应用还处于起步阶段，尚未形成成熟的煤矿5G无线通信系统建设及应用方案。本文提出了煤矿5G无线通信系统架构、建设、应用等构想，以期推进煤矿智能化建设。

研究内容

系统架构：

煤矿5G无线通信系统主要由5G核心网、基带处理单元（BBU）、远端汇聚站（RHUB）、5G基站、信号转换器、本安型5G终端及5G承载网等构成，如下图所示。5G核心网、BBU、RHUB及5G基站之间由5G承载网连接，实现各网元之间信令传输；井下采用5G基站及天线实现井下无线信号覆盖，基站通过RHUB进行汇聚后，与BBU相连并接入5G核心网；RHUB支持链型、星型、混合型组网，并可以级联2级，RHUB与BBU之间拉远距离达10 km。

建设方案：

比较了用户面功能/移动边缘计算（UPF/MEC）下沉与独立专网2种5G核心网建设方案的优缺点；研究了5G核心网与BBU之间、BBU与RHUB之间、RHUB与5G基站之间的承载网，其中重点介绍了5G核心网与BBU之间承载网常用的光纤直连、切片分组网（SPN）及第五代固定网络（F5G）3种承载方式的特点及适用场景；给出了煤矿5G基站、5G终端及5G通信模组等设备的设计方案。

总结与展望：

煤矿5G无线通信系统提供了井上下语音、数据、视频等信息一体化无线高可靠宽带传输平台，支持多种通信终端的接入及互通，为矿井各系统融合及信息综合利用提供了技术支持，为矿井高清视频监控、VR/AR、智能工作面、实时远程控制等行业应用提供了可靠的通信保障，满足井下人-人、人-物、物-物互联的通信需要。今后应从以下方面进行系统优化：小型化行业5G核心网设计、矿用5G基站等设备的低功耗及本安化设计、700 MHz频段5G设备的井下应用以提升5G基站覆盖范围、矿用5G手机终端的米乐体育app官网下载及行业APP的开发、低功耗5G通信模组的开发、结合现场需求更多行业应用场景的深入挖掘。