關于“5G+智慧礦業”行業解決方案的研究

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，為傳統礦業數字化轉型賦能。基于“5G+智慧礦業”技術實現礦井下有軌電車無人駕駛，能有效改善井下人員作業環境、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，以此實現井下礦山智能化、無人化目標。

1.引言

金安礦地底礦業5G ToB業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、現場勘查、方案圖紙設計、現場施工、信號覆蓋、網絡測試、項目交付等問題形成一套完善流程，并利用MEC、UPF、BBU、A2傳輸下沉及參數優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、開發礦、六鋼等礦業公司ToB業務發展。

2.方案設計

霍邱金安礦業-410米位于六安市霍邱縣范橋鄉光明路，占地面積約450W平方米。本次業務需求重點覆蓋礦下410米礦區有軌礦車運行區域，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-410米礦區有軌礦車運行區域，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，保證業務端到端時延達到行業標準;考慮礦底環境復雜、維護難度大等問題，通過雙路由來保證網絡健壯性、業務不間斷。

3.1 MEC下沉

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

署在基站BBU和核心網之間，靠近工廠數據中心的位置。

★縮短時延：數據不需要經過核心網到因特網，傳輸路徑變短，時延減小。

★緩解傳輸：數據直接匯聚到工廠數據中心，無需回傳運營商網絡，節省帶寬。

★數據安全性：數據直接發送給本地網絡，減少在互聯網的傳輸，數據更安全。

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機房。

對于5G+智慧礦業場景，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到MEP平臺;MEP以AF影響路由策略，通過N5口將消息發給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）方案來保證網絡健壯性，當主線路發生故障時，切換至備用線路來保證業務不間斷，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+智慧礦業是當前比較熱點的ToB行業應用，有效改善井下人員作業環境、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，實現井下礦山智能化、無人化目標，幫助企業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、開發礦、六鋼等礦業公司ToB業務訂單提供幫助。

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