煤矿用5G通信系统标准研究制定

孙继平

doi:10.13272/j.issn.1671-251x.18147

摘要：为满足煤矿远程监控、视频监视、数据采集、语音通信等需求,煤矿用5G通信系统应具有下列功能:① 远程控制、监控、定位、监视和语音等不同业务承载功能.②采煤机、掘进机、电铲、挖掘机、无轨胶轮车及电机车等远程控制功能.③矿用运输车辆应急远程接管功能.④摄像机音视频的远程实时传输功能.⑤监控设备、传感器、车辆辅助驾驶等数据采集功能.⑥语音通话功能,支持矿用融合调度系统.⑦端到端切片功能,满足远程控制、监控、视频和语音等差异化的业务性能要求,提供对应的端到端切片资源.⑧支持SA组网方式,支持5GNR的通信制式.⑨支持5GLAN以太网通信.⑩应急惯性运行功能,当矿区专网与通信运营商公用网络失联时,本地业务可持续在线作业.?设备级冗余保护功能,当单个物理端口故障时,数据业务不中断.?核心网双设备冗余保护功能,当主设备故障时,切换备用设备继续提供服务.?核心网控制面传输机密性和完整性保护功能,保证核心网控制面的安全.?终端认证、检查和限制接入系统非授权终端的功能,支持煤矿企业安全服务器对终端的认证.?防止终端攻击系统和合法终端功能.?核心网、传输设备、基站控制器、基站和终端集成一体化管理的功能.?网络性能和业务服务性能集中监控功能.?异常可视告警与故障定位功能.?矿用5G网络资源评估功能,当煤矿增加新业务或更多终端接入5G网络时,应能评估5G网络资源利用率,并给出是否可上新业务的报告.?备用电源.煤矿用5G通信系统的主要技术指标应满足下列要求:①上行速率为20 Mbit/s,无线工作频段为700～900 MHz时,井工煤矿的基站无线覆盖半径(无遮挡)≥500 m;无线工作频段为其他工作频段时,井工煤矿的基站无线覆盖半径(无遮挡)≥150m.当上行速率为30Mbit/s时,露天煤矿的基站无线覆盖半径(无遮挡)≥400 m.②基站到基站控制器的有线传输距离≥10 km.③系统最大接入终端数量≥20 000个.④井工煤矿的基站和终端无线发射功率≤6 W;露天煤矿的基站发射功率≤320 W;露天煤矿的终端无线发射功率≤6W.⑤基站无线接收灵敏度≤-95 dBm;终端无线接收灵敏度≤-85 dBm.⑥无线工作频率应在 700 MHz、800 MHz、900 MHz、1.9/2.1GHz、2.6 GHz、3.3 GHz、3.5 GHz、4.9 GHz、6 GHz 等频段中选取(井工煤矿优选700～900 MHz).⑦在制式为TDD、帧结构为1D3U1S时,基站接入的多用户的上行平均吞吐率≥600 Mbit/s,下行平均吞吐率≥250 Mbit/s.⑧对于井工煤矿,在1 Mbit/s和20 Mbit/s上行业务运行时,系统平均时延应小于20 ms,且端到端时延稳定性应小于100 ms的概率不低于99.99％;对于露天煤矿,在1 Mbit/s和30 Mbit/s上行业务运行时,系统平均时延应小于20 ms,且端到端时延稳定性应小于100 ms的概率不低于99.9％.⑨单用户的丢包率≤0.01％.⑩单用户从基站A小区切换到基站B小区的切换时延≤100ms.?移动台蓄电池连续工作时间应不小于11 h,其中,通话时间应不小于2 h.?在电网停电后,备用电源向基站、基站控制器及传输设备连续供电时间≥4 h.