11月21日，作为2021中国5G+工业互联网大会的重要活动，主题为“5G矿山，掘进未来”的5G+矿山分论坛在武汉隆重召开，华为5G产品线总裁彭红华发表了题为“5G DMN智慧矿山创新解决方案，重定义地下通信网络”的主题演讲。他指出：“基于5G DMN（地下移动通信网络）愿景的连接泛在、性能极致、一网多能、运维极简4个技术体系，华为提出了5G DMN的技术创新方向，构建全弹性、全感知、全融合的网络，解决矿山行业在数智化转型中遇到的关键问题，助力打造智能感知、智能决策和自动执行的智能化体系。”
图：华为5G产品线总裁彭红华在2021中国5G+工业互联网大会发表演讲
以煤矿为代表的矿山行业，在国民经济发展中起着举足轻重的作用。利用5G等新一代信息通信技术可以加速矿山的全面数智化转型进程，以实现少人化、无人化，为矿山行业带来提质、降本、减碳和增效等巨大价值。5G在智慧矿山中应用广泛，包括数据回传、智能巡检、装备远程控制、智能调度等，其网络需求可以归纳为：千兆上行能力、E2E 20ms的低时延、米级的准定位、每年故障时间小于5-50分钟的高可用网络等。
在煤矿智能化探索中，我们发现当前地下通信网络存在4大挑战：环境复杂、性能挑战大、多网并存和运维困难。地下环境复杂，存在瓦斯、粉尘、水害等多种杂质，对网络干扰大，另外多为狭长线状分布，地下低发射功率和特殊传播环境容易造成覆盖受限。性能挑战大主要表现在上行速率以及定位需求。地下人员、环境和生产对安全监控需求迫切，仅2公里采煤巷道需部署40~60个摄像头，综采面需部署摄像头的密度更高，对上行需求大。矿山监控管理、应急救援、智能作业等也都需要较高精度的定位。目前地下多网并存，语音呼叫有2G、3G、4G和有线，物联有NB-IoT、2G、LoRa和Sigfox等技术，定位有UWB、ZigBee等，控制有局域网工业总线等，导致数据采集、数据处理、决策和执行能力都过于分散，易形成数据孤岛，从而影响智能化决策。这些不同网络的运营管理平台是相互独立，带来运维困难、运维效率低且无法形成协同。这4大挑战一定程度制约了矿山全面智能化发展，亟待利用5G加快数智化转型进程。
5G DMN构想，重定义了地下移动通信网络，未来将会形成天地通信、地面通信、地下通信三张通信网。当前地面通信作为广域大覆盖场景，2G、3G、4G和5G移动通信体系已非常成熟并持续演进，但矿山等地下场景作为相对独立的狭长封闭空间，在无线电传播特征、网络部署及应用的安全性、可靠性、可用性等方面均具有独特性。为了更好地推动技术标准和产业成熟，解决矿山智能化当前面临的挑战并能够长期持续发展，中国移动和华为联合提出了5G DMN创新解决方案构想，重定义地下移动通信网络，服务于矿山的全面智能化升级。
图：DMN地下移动通信网络，未来三张通信网之一
基于5G DMN愿景的连接泛在、性能极致、一网多能、运维极简4个技术体系，华为提出了5G DMN的技术创新方向，构建地下通信全弹性、全感知、全融合的网络。5G DMN创新解决方案，旨在解决矿山行业在数智化转型过程中遇到的关键挑战，助力打造智能感知、智能决策、自动执行的矿山智能化体系。5G DMN将通过重定义连接、重定义能力、重定义场景，建设一张极简、智能、意图驱动的网络，满足地下作业的数据采集、数据传送、数据处理、远程控制等应用要求，助力实现智慧矿山。
图：DMN地下移动通信网络，未来三张通信网之一
全弹性是指通过构建弹性网络，匹配业务的时空不确定性，实现泛在连接。5G DMN网络需要具备灵活频谱、弹性拓扑、资源软定义等能力，以应对矿山深度覆盖、大上行、动态作业等场景的特殊需求。灵活频谱方面，考虑井下是全封闭场景，与地面公网无频率干扰风险，可考虑重构地下频谱使用模式，通过频谱重组、SUL、载波聚合和频谱共享等技术按需灵活配置更多的上行时隙资源，显著提升上行性能，满足地下应用场景的大上行容量诉求以及灵活兼容其他制式的诉求。弹性拓扑是指基于业务的覆盖调整，小区免切换、小区拓扑可动态调整等技术，满足地下业务场景动态变化、高可靠性等诉求。资源软定义是指通过网云业一体化、E2E切片、边缘计算等技术，实现网络资源和计算资源协同部署，满足矿山对地面地下网络统一部署和资源动态均衡的要求。
全感知通过全域智能感知，集体智慧实现智能决策。5G DMN网络具备多维感知能力，包括大量的各类传感器数据、高清视频数据、精准位置数据等，助力智能决策，达到全面智能化的目的。
全融合是指消除信息孤岛实现深度融合，业务高效协同，一网多能。5G DMN网络具备良好的兼容性和优异的性能，通过统一的设备和统一的组网，满足各种业务的差异化诉求，简化部署和运维。5G DMN网络需要通过网络切片、智能协同等技术实现地上地下一网通，用一张专网实现地上生活流、地上办公流和地下作业流的有序隔离和统一管理。
5G DMN网络需要具备深度覆盖和泛在连接，低频具有天然优势。5G DMN网络通过引入上下行解耦技术按需灵活组合频谱，提供千兆上行能力，进一步有效满足煤矿井下的多种业务需求，实现一网多能。结合覆盖、容量和成本等因素，加速优质频谱资源的重耕和发掘，实现场景化的低、中、高频协同，以获得极致性能，实现频谱价值大化。
基于矿山的特点和低频的优势，华为联合中国移动等产业合作伙伴提出了5G DMN创新解决方案：通过低频一体化小型RRU基站设备，提供远覆盖和大上行能力，并通过NB-IoT接入各种窄带物联业务。该创新解决方案具有远覆盖、大上行、准定位、大物联四大超强能力，能很好的满足矿山等行业需求。
在构建5G DMN创新解决方案的同时，我们也很关注配套终端产业生态的构建。经过产业伙伴们的共同努力，目前5G DMN智慧矿山解决方案的终端生态已逐步成熟，终端类型也在逐渐丰富，不仅有5G数据终端、矿用5G CPE、矿用5G 4K摄像仪、矿用5G手机等，还有Dongle、网关、T-Box、模组等。
当前中国移动联合华为等产业合作伙伴提供了端到端的5G智慧矿山解决方案。面向未来，我们将继续联合产业合作伙伴，在满足矿山行业标准的基础上，深入结合5G移动通信技术发展，持续加强大上行、定位、高可靠、融合感知等技术研究，推动更多的地下5G应用场景，携手开创5G DMN地下移动通信新产业，助力智慧矿山的数智化转型。
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