華為-新一代井下網(wǎng)絡(luò)技術(shù)白皮書(shū)2024

華為技術(shù)有限公司地址：深圳市龍崗區(qū)坂田華為總部辦公樓郵編：518129網(wǎng)址：客戶服務(wù)郵箱：support@客戶服務(wù)電話：4008302118版權(quán)所有?山東能源集團(tuán)、華為技術(shù)有限公司2024。保留一切權(quán)利。本報(bào)告中所涉及的圖片、表格及文字內(nèi)容的版權(quán)歸山東能源集團(tuán)、華為技術(shù)有限公司所有。其中部分?jǐn)?shù)據(jù)在標(biāo)注有來(lái)源的情況下，版權(quán)歸屬原數(shù)據(jù)公司所有。本白皮書(shū)取得的部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于公開(kāi)資料，如有涉及版權(quán)糾紛問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)絡(luò)我們。任何機(jī)構(gòu)，個(gè)人在引用本白皮書(shū)的數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)載白皮書(shū)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，需注明來(lái)源。商標(biāo)聲明和其他華為商標(biāo)均為華為技術(shù)有限公司的商標(biāo)。本文檔提及的其他所有商標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)，由各自的所有人擁有。注意您購(gòu)買的產(chǎn)品、服務(wù)或特性等應(yīng)受華為公司商業(yè)合同和條款的約束，本文檔中描述的全部或部分產(chǎn)品、服務(wù)或特性可能不在您的購(gòu)買或使用范圍之內(nèi)。除非合同另有約定，華為公司對(duì)本文檔內(nèi)容不做任何明示或暗示的聲明或保證。由于產(chǎn)品版本升級(jí)或其他原因，本文檔內(nèi)容會(huì)不定期進(jìn)行更新。除非另有約定，本文檔僅作為使用指導(dǎo)，本文檔中的所有陳述、信息和建議不構(gòu)成任何明示或暗示的擔(dān)保。HUAWE井下新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)白皮書(shū)山東能源集團(tuán)有限公司華為技術(shù)有限公司目錄CONTENTS編寫(xiě)說(shuō)明01.02 1.2煤礦智能化對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求 2.煤礦井下網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn) 2.1煤礦井下網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀062.2煤礦井下網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)073.煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)解決方案 083.1煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)定義 083.2煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 3.4煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)104.基于智能IP技術(shù)的井下新一代網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì) 5.煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景 186.煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐 20 7.總結(jié)與展望. 9.相關(guān)規(guī)范 本白皮書(shū)在撰寫(xiě)過(guò)程中得到了多家單位的大力支持，在此特別感謝以下顧2020年2月26日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、應(yīng)急管理部、國(guó)家煤礦安監(jiān)局、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、科技部、教育部等八部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改能源〔2020〕283號(hào)），明確了煤礦智能化發(fā)展的階段性目標(biāo)：2021年，建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦；2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，形成煤礦智能化建設(shè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系；2035年，各類煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，建成智能感知、智能決策、自動(dòng)執(zhí)行的煤礦智能化體系。因此，加快推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)是保障煤炭安全穩(wěn)定供應(yīng)的關(guān)鍵舉措，是實(shí)現(xiàn)煤王立才、徐加利、胡立全、侯雙雙、張碩、楊木易、汪洋、的必由之路。煤炭行業(yè)正全面貫徹黨的二十大精神，緊緊抓住當(dāng)前煤面，強(qiáng)化責(zé)任擔(dān)當(dāng)，細(xì)化政策措施，以開(kāi)拓進(jìn)一個(gè)合作”能源安全戰(zhàn)略，大力實(shí)施煤礦智能化建設(shè)，加快推進(jìn)機(jī)械化換人、自動(dòng)人，技術(shù)裝備、創(chuàng)新能力、管理水平得到明顯提升。目前，山東能源集團(tuán)礦井智能化山東能源集團(tuán)和華為技術(shù)有限公司成立聯(lián)合行了深入探索和實(shí)踐。此白皮書(shū)基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息通信技術(shù)在山東能源集團(tuán)的創(chuàng)新成了煤礦井下網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)及發(fā)展方向。目的是進(jìn)一步0102煤礦智能化業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求煤礦智能化業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求0101部署井下Wi-Fi或5G（5thGenerationMobileCommunication，第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱5G）等無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，滿足移動(dòng)作業(yè)場(chǎng)景的需求。如：綜采面和掘進(jìn)面基于5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、高可靠的特性實(shí)現(xiàn)裝備的遠(yuǎn)程操作；巡檢機(jī)器人代替人工在井下實(shí)現(xiàn)硐室巷道巡檢視頻、環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳；工人借助信息化礦燈，在井1.1煤礦智能化業(yè)務(wù)發(fā)展概況提升生產(chǎn)安全和實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人少人是煤礦智能化的目標(biāo)，傳統(tǒng)煤礦采煤工作面設(shè)備噪聲大、粉塵濃度高、事故頻發(fā)，人員健康受到嚴(yán)重威脅。通過(guò)先提升生產(chǎn)安全和實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人少人是煤礦智能化的目標(biāo)，傳統(tǒng)煤礦采煤工作面設(shè)備噪聲大、粉塵濃度高、事故頻發(fā)，人員健康受到嚴(yán)重威脅。通過(guò)先進(jìn)的ICT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將人員從工作面解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)采掘作業(yè)遠(yuǎn)程控制，提升生產(chǎn)的安全性。此外，還可通過(guò)遠(yuǎn)程操控礎(chǔ)。隨著煤炭行業(yè)向智能化發(fā)展，煤礦隨探隨掘或超前探測(cè)、復(fù)雜條件智能開(kāi)采、煤礦機(jī)器人、輔助設(shè)備遠(yuǎn)程操控、安全隱患監(jiān)測(cè)預(yù)警等智能化應(yīng)用快速發(fā)展，對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性、高帶寬、低延時(shí)、簡(jiǎn)單運(yùn)維等方面提山東能源集團(tuán)黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)李偉在其署名文章《推進(jìn)企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展》中表示，煤礦智能化發(fā)展，需要企業(yè)不斷推進(jìn)研發(fā)創(chuàng)新，聚焦主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，“強(qiáng)基補(bǔ)鏈”“一業(yè)一策”提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，攻克一批關(guān)鍵核心技術(shù)。做到智能開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)先行業(yè)，引領(lǐng)煤炭行業(yè)第四次技術(shù)革命。在煤礦智能化建設(shè)過(guò)程中，華為希望將先進(jìn)的ICT技術(shù)與煤礦行業(yè)深度結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，助力煤礦行業(yè)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，實(shí)要把生產(chǎn)控制從井下移到井上，需要能夠在井上對(duì)于井下的各個(gè)工作場(chǎng)景看得清、看得全，尤其是采煤工作面。通過(guò)部署高清攝像頭，結(jié)合全景視頻拼接和人工智能算法，可為井下集控中心和井上調(diào)度中心的工作人員真實(shí)地還原綜采工作面的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面遠(yuǎn)程監(jiān)控和操控，向井下少人無(wú)人的目標(biāo)邁近為保證井下安全、高效的生產(chǎn)作業(yè)，需要對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，例如瓦斯?jié)舛?、溫度、濕度等，各?xiàng)數(shù)據(jù)通過(guò)可靠的網(wǎng)絡(luò)回傳至數(shù)據(jù)管理控制中心，為管理人員提供決策支持，提高煤礦0304煤礦智能化業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求煤礦井下網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)1.2煤礦智能化對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求進(jìn)一步減少煤礦井下作業(yè)人員數(shù)量，是煤礦安全生產(chǎn)和煤礦智能化發(fā)展的必然選擇。煤礦井下設(shè)備無(wú)人操作、地面遠(yuǎn)程控制，需要將煤礦井下視頻、音頻、傳感器和執(zhí)行器等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸至地面調(diào)度控制中心，并將控制命令實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸至被控設(shè)備。承載視頻、遠(yuǎn)控等數(shù)據(jù)上傳和下達(dá)的新一代井下信息網(wǎng)絡(luò)，（1）傳輸帶寬大以基于全景視頻拼接技術(shù)的遠(yuǎn)控采煤為例，長(zhǎng)度300m的綜采工作面大約需要200臺(tái)防爆攝像機(jī)，每臺(tái)4K高清礦用攝像機(jī)數(shù)據(jù)壓縮后平均傳輸帶寬為20Mbit/s，1個(gè)綜采工作面平均需要傳輸帶寬約4Gbit/s。此外，煤礦井下有多個(gè)采掘工作面，巷道長(zhǎng)度大（巷道累計(jì)長(zhǎng)度達(dá)幾十千米），機(jī)電硐室多，機(jī)電設(shè)備和礦用車輛（2）傳輸時(shí)延小傳輸時(shí)延是實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制的關(guān)鍵，井下網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延越小越好。為滿足地面遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制的需（3）可靠性高可靠性是實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程可靠控制的關(guān)鍵，井下網(wǎng)絡(luò)可靠性越高越好，支撐遠(yuǎn)控的網(wǎng)絡(luò)可靠性應(yīng)大于99.99%。（4）多業(yè)務(wù)綜合承載煤礦井下有安全監(jiān)測(cè)、高清視頻、無(wú)線通訊、遠(yuǎn)程控制等業(yè)務(wù)，對(duì)傳輸帶寬、實(shí)時(shí)性、可靠性有不同的要求。傳統(tǒng)不同要求的業(yè)務(wù)采用獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)承載帶來(lái)井下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多、布線復(fù)雜、運(yùn)維困難等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)綜02022.1煤礦井下網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀目前煤礦井下網(wǎng)絡(luò)包括礦用有線調(diào)度通信網(wǎng)、煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)，如煤礦井下使用5G，還需要增加5G通信網(wǎng)，部分煤礦因?yàn)楣I(yè)視頻搶占網(wǎng)絡(luò)帶寬影響其他業(yè)務(wù)，也會(huì)專門建設(shè)工業(yè)視頻網(wǎng)。除有礦用有線調(diào)度通信網(wǎng)主要傳輸?shù)V用有線調(diào)度通信系統(tǒng)的語(yǔ)音信號(hào)，一般由調(diào)度臺(tái)、語(yǔ)音通信交換機(jī)、安全柵、本質(zhì)安全防爆固定電話機(jī)、電纜等組成，具備不需要電源、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，即使瓦斯超限等造成停電，系統(tǒng)依然能夠正常工作，因此，礦用有線調(diào)度通信安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)承載安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的總體監(jiān)控。當(dāng)前安監(jiān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以工業(yè)交換機(jī)為主，采用二層VLAN方案，將井下各種傳感器數(shù)據(jù)上送到安全監(jiān)控平臺(tái)，進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。因?yàn)樯婕吧a(chǎn)安工業(yè)以太網(wǎng)也叫工業(yè)環(huán)網(wǎng)，承載井下定位、Wi-Fi、語(yǔ)音、圖像和監(jiān)控信號(hào)。隨著智能化業(yè)務(wù)需求越來(lái)越多，相應(yīng)的應(yīng)用也在逐步擴(kuò)展，井下攝像頭部署將大幅增加，原有千兆網(wǎng)絡(luò)的帶寬逐漸成為瓶頸。目前許多大5G通信網(wǎng)5G通信網(wǎng)承載井下綜采面和掘進(jìn)面等移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括綜采面遠(yuǎn)控、工作面視頻回傳、機(jī)器人巡檢和手機(jī)通信等。基于5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延、高可靠、廣連接的特點(diǎn)，已在部分中大型煤礦得到應(yīng)用。0506因?yàn)橐曨l帶寬較大，并且可能會(huì)有突發(fā)，影響其他業(yè)務(wù)，許多煤礦采用獨(dú)立建設(shè)工業(yè)視頻網(wǎng)的方式，避免2.2煤礦井下網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)目前，高清視頻應(yīng)用、無(wú)線通訊應(yīng)用、遠(yuǎn)程控制應(yīng)用等智能化應(yīng)用在煤礦的規(guī)模部署，一井下多網(wǎng)林立：井下視頻監(jiān)控、生產(chǎn)控制、安全監(jiān)控等不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用不同的以太工業(yè)環(huán)網(wǎng)承載，造成井下多網(wǎng)林立，網(wǎng)絡(luò)重復(fù)建設(shè)。煤礦井下現(xiàn)網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備不支持時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)切片等關(guān)鍵特性，不支持5G承載，需要單獨(dú)建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致井下網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本高。網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴及業(yè)務(wù)相互影響：現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)主要為傳統(tǒng)萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)，采用二層交換技術(shù)，通過(guò)VLAN進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離與管理，對(duì)廣播風(fēng)暴缺少有效抑制，易由于物理環(huán)路產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，導(dǎo)致大范圍網(wǎng)絡(luò)通訊中斷，且問(wèn)題難以快速定位，只能通過(guò)人工插拔端口進(jìn)行逐級(jí)排查，故障排除時(shí)間長(zhǎng)。另外VLAN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)相互搶占帶寬、相互影響，特別是大量工業(yè)視頻業(yè)務(wù)的增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率不斷升高，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和抖動(dòng)增大，導(dǎo)致其他業(yè)務(wù)產(chǎn)生卡網(wǎng)絡(luò)帶寬不足：井下環(huán)網(wǎng)大多只有1Gbit/s或10Gbit/s，而人工智能等智能化應(yīng)用需要井下綜采面和掘進(jìn)無(wú)線覆蓋不全：工作面光纖易折損，需要部署5G和Wi-Fi等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)滿足智能化裝備數(shù)據(jù)可靠傳輸。當(dāng)前部分煤礦井下部署的基于Wi-Fi4或Wi-Fi5制式的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，存在帶寬小、時(shí)延大、覆蓋不全等問(wèn)題，無(wú)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維困難：智能化應(yīng)用的增加推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理手段單一，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障往往需要運(yùn)維人員下井排查故障，故障定位時(shí)間以小時(shí)計(jì)，甚至需要更長(zhǎng)時(shí)間才能排除問(wèn)題，故障處理期間嚴(yán)重制約0703033.1煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)定義基于煤礦智能化業(yè)務(wù)發(fā)展需求，結(jié)合煤礦井下網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，山東能源集團(tuán)和華為公司在李樓煤業(yè)和南屯煤礦實(shí)踐的基礎(chǔ)上，共同推出了煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)解決方案。煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)是采用新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的煤礦綜合承載網(wǎng)絡(luò)，基于“SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）+切片”架構(gòu)，通過(guò)“IPv6+”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)打盡、一切到底”的目標(biāo)。煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)可以統(tǒng)一承載井下工業(yè)視頻、工作面遠(yuǎn)控、人員定位、5G通信、安全監(jiān)測(cè)等智能化業(yè)務(wù)，達(dá)到數(shù)據(jù)統(tǒng)一承載、業(yè)務(wù)互不干擾、帶寬靈活擴(kuò)容、故障快速處置的效果，滿足煤礦智能化建設(shè)趨勢(shì)下，綜合管控、工作面遠(yuǎn)控、巡檢機(jī)器人、人工智能等智能化應(yīng)用對(duì)井下網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時(shí)延、高可3.2煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)基于“SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）+切片”架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖5-1所礦井?dāng)?shù)據(jù)模型主要是南北向流量，井下生產(chǎn)網(wǎng)主干環(huán)在井上部署兩臺(tái)核心節(jié)點(diǎn)，承載井下數(shù)據(jù)和井上控制業(yè)務(wù)。同時(shí)旁掛AC（AccessController，接入控制器），對(duì)井下AP（AccessPoint，接入點(diǎn)）做Wi-Fi網(wǎng)主干層由主干路由器組成，承載井下所有的流量，利用切片技術(shù)，建立物理隔離的網(wǎng)絡(luò)通道，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)08接入環(huán)接入環(huán)接入環(huán)接入環(huán)由接入路由器和AP組成，提供井下終端有線和無(wú)線業(yè)務(wù)的接入，建議成環(huán)，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。其中，如果AP數(shù)量較多，可以由交換機(jī)進(jìn)行匯聚，再接入環(huán)網(wǎng)。接入路由器支持切片，實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)隔離。網(wǎng)絡(luò)控制器數(shù)據(jù)中心WACWACWAC遠(yuǎn)程控制切片井上核心遠(yuǎn)程控制切片5G業(yè)務(wù)切片5G業(yè)務(wù)切片視頻監(jiān)控切片通信定位切片安全監(jiān)測(cè)切片井下新一代網(wǎng)絡(luò)井下主干主干環(huán)接入環(huán)井下接入主干環(huán)接入環(huán)5G5G物聯(lián)網(wǎng)關(guān)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)有線接入Wi-Fi覆蓋交換機(jī)硐室監(jiān)控主運(yùn)監(jiān)控綜采遠(yuǎn)程控制掘進(jìn)遠(yuǎn)程控制輔運(yùn)無(wú)Wi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi5G圖3-1煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)3.3煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵特征網(wǎng)絡(luò)采用路由器建設(shè)，環(huán)網(wǎng)帶寬可平滑升級(jí)到五萬(wàn)兆或十萬(wàn)兆，在接入層工作面現(xiàn)場(chǎng)采用萬(wàn)兆本安路由器，滿足井下工業(yè)視頻、巡檢機(jī)器人、綜采面遠(yuǎn)控、安全監(jiān)測(cè)、5G等多業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。新一代網(wǎng)絡(luò)支持切片技術(shù)，針對(duì)不同類型的業(yè)務(wù)，劃分不同的切片，切片間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離，業(yè)務(wù)互不干擾，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)“一網(wǎng)打盡、一切到底”的目標(biāo)，大幅度簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維。業(yè)務(wù)承載采用EVPN（EthernetVirtualPrivateNetwork，以太網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)）+SRv6（SegmentRoutingoverIPv6，基于IPv6轉(zhuǎn)發(fā)平面的分段路由）方09煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)解決方案式，IPv4和IPv6終端可統(tǒng)一承載，滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)等不同業(yè)務(wù)承載的需求。2、超寬覆蓋：承載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，滿足多種移動(dòng)業(yè)務(wù)接入需求井下新一代網(wǎng)絡(luò)支持5G和Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載，在采掘等工作面可部署5G網(wǎng)絡(luò)，滿足遠(yuǎn)控業(yè)務(wù)要求，為井下工作面遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)無(wú)人少人奠定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。在巷道、硐室等區(qū)域，基于Wi-Fi6技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)井下無(wú)線全覆蓋，支持單基站吞吐率>100Mbps，覆蓋半徑不小于400米，并與UWB同覆蓋，實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和人3、智能運(yùn)維：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量可視、可管、可控運(yùn)維中心部署SDN（SoftwareDefinedNetwork，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)署，切片拓?fù)淇梢?，并?dòng)態(tài)調(diào)整各切片網(wǎng)絡(luò)帶寬?；赟DN管控析融合架構(gòu)，具備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備統(tǒng)一管理和拓?fù)涑尸F(xiàn)能力，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)部署和運(yùn)維的自動(dòng)化?；贗FIT（In-situFlowInformationTelemetry，隨流檢測(cè)）業(yè)4、專片專用：保障安監(jiān)網(wǎng)絡(luò)免干擾、高可靠針對(duì)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的高可靠要求，需要與視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)隔離避免干擾，可以部署單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)切片，保5、網(wǎng)絡(luò)可靠：避免廣播風(fēng)暴，故障快速定位基于SRv6路由技術(shù)，流量基于路由轉(zhuǎn)發(fā)，避免廣播風(fēng)暴影響；基于網(wǎng)絡(luò)可靠性技術(shù)，井下網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)鏈路故障時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和快速倒換備份網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)不中斷；基于隨流檢測(cè)技術(shù)，可以看到網(wǎng)絡(luò)中哪個(gè)位置出3.4煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)為滿足煤礦智能化業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載要求，煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)支持網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)、SRv6技術(shù)、時(shí)鐘同步術(shù)升級(jí)，解決當(dāng)前井下多網(wǎng)林立、業(yè)務(wù)質(zhì)量難以網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)高可50/100G大帶寬，切片隔離不干擾，智能運(yùn)維故障10G帶寬，VLAN隔離視頻搶占帶寬干擾其他業(yè)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)、SRv6技切片網(wǎng)絡(luò)隔離不干擾，網(wǎng)絡(luò)丟包可視化，智能運(yùn)維故障定位快，高精時(shí)鐘同共用萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)或單獨(dú)建網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)故障靠業(yè)務(wù)上網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)、Wi-Fi6遠(yuǎn)距離覆蓋技術(shù)切片網(wǎng)絡(luò)不受其他業(yè)務(wù)干擾，Wi-Fi與UWB實(shí)現(xiàn)同共用萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)，Wi-Fi覆蓋網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)、SRv6技切片網(wǎng)絡(luò)不受其他業(yè)務(wù)干擾，網(wǎng)絡(luò)丟包可視化，智單獨(dú)組網(wǎng)，故障逐條排查5G通信網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)、SRv6技50/100G大帶寬，切片隔離不干擾，網(wǎng)絡(luò)丟包可視承載5G，需要單獨(dú)建設(shè)5G煤礦井下網(wǎng)絡(luò)需要承載遠(yuǎn)控、視頻、定位、通信等業(yè)務(wù)，各業(yè)務(wù)需要互不干擾，從而實(shí)現(xiàn)一張網(wǎng)承載多種業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)切片，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留的方式，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離的一種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。在煤礦井下網(wǎng)絡(luò)引入網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，可以保障不同業(yè)務(wù)互相隔離，避免視頻等大帶寬業(yè)務(wù)對(duì)遠(yuǎn)控和安監(jiān)等高可靠業(yè)務(wù)造成影響。如果把通信網(wǎng)絡(luò)類比為交通系統(tǒng)，數(shù)據(jù)包是“車輛”，網(wǎng)絡(luò)則是“道路”。隨著車輛的增多，城市道路變得擁堵不堪，為了緩解交通擁堵，交通部門需要根據(jù)不同的車輛類型、運(yùn)營(yíng)方式進(jìn)行車道劃分和車流量管理，比如設(shè)置快速公交通道、非機(jī)動(dòng)車專用通道等。網(wǎng)絡(luò)亦是如此，通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)行“車道”劃分和流量管理，即網(wǎng)絡(luò)切片網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上配置形成多個(gè)具有獨(dú)立管理、獨(dú)立控制、獨(dú)立轉(zhuǎn)發(fā)的互相隔離的虛擬網(wǎng)絡(luò)，保障業(yè)務(wù)互不影響。網(wǎng)絡(luò)資源的隔離，煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)解決方案管理面隔離：包括獨(dú)立的切片網(wǎng)絡(luò)管理、獨(dú)立分片拓?fù)洹I(yè)務(wù)管理配置、性能監(jiān)控、告警和日志、故障處控制面隔離：包括獨(dú)享的協(xié)議信令處理CPU資源、IP（InternetProtocol，網(wǎng)際互連協(xié)議）/MPLS·帶寬：鏈路的帶寬分配，可以基于物理接口、邏輯子接口、FlexE（FlexibleEthernet，靈活以太網(wǎng)）·拓?fù)洌好總€(gè)網(wǎng)絡(luò)切片都有自己的節(jié)點(diǎn)、鏈路視圖，切片也能感知諸如鏈路故障和轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路等事件，網(wǎng)絡(luò)·節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)資源是包含管理、控制、數(shù)據(jù)資源的一個(gè)整體，從硬件資源的角度可以分為單板、端口、子通過(guò)部署端到端切片網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載，并對(duì)不同業(yè)務(wù)進(jìn)行精細(xì)化管理，如圖3-2所示。在綜采面遠(yuǎn)控場(chǎng)景，從業(yè)務(wù)角度來(lái)看，既需要部署大量攝像頭做監(jiān)控，又需要保障遠(yuǎn)控指令不受視頻突發(fā)的影響，兩個(gè)業(yè)務(wù)一個(gè)是大帶寬、高突發(fā)訴求，另一個(gè)是低時(shí)延、高可靠訴求。通過(guò)在一張網(wǎng)上部署兩個(gè)切片，一個(gè)承載視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，另一個(gè)承載采煤遠(yuǎn)控業(yè)務(wù)，可實(shí)現(xiàn)二者業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中物理隔離，視頻監(jiān)控的流量切片2切片3數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心圖3-2網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用SRv6（SegmentRoutingoverIPv6）技術(shù)煤礦井下環(huán)境惡劣，光纖在部署和運(yùn)行中容易發(fā)生故障，比如井下安裝拉扯、車輛剮蹭等情況可能造成光SRv6技術(shù)可以有效解決以上問(wèn)題。SRv6是指SR（SegmentRouting，段路由）轉(zhuǎn)發(fā)層使用IPv6封裝格式的技術(shù)，它為每個(gè)節(jié)點(diǎn)或鏈路分配段（Segment），頭節(jié)點(diǎn)把這些段組合起來(lái)形成“段序列（Segment路徑）”，指引報(bào)文按照“段序列”進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的編程能力，可以指定轉(zhuǎn)發(fā)路徑、優(yōu)化傳輸時(shí)SRv6具有三大優(yōu)勢(shì)，包括自定義、高可靠、可擴(kuò)展：·自定義：面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)可編程，段ID不僅可以指示網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)或鏈路，還可以指示業(yè)務(wù)功能，從而可以·高可靠：SRv6的TI-LFA（Topology-IndependentLoop-FreeAlternate，拓?fù)錈o(wú)關(guān)無(wú)環(huán)路備份）機(jī)制，實(shí)現(xiàn)IGP（InteriorGatewayProtocol，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）域內(nèi)任意拓?fù)淙我夤收系谋镜乜焖僦芈沸乱淮W(wǎng)絡(luò)除了應(yīng)提供鏈路中斷快速倒換能力外，當(dāng)井下光纖損傷，可靠性較低時(shí)，對(duì)于重要的業(yè)務(wù)，比如采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、液壓支架等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，應(yīng)該有更智能的手段去保障。新一代網(wǎng)絡(luò)通過(guò)SDN控制器基于SRv6技術(shù)可以定義遠(yuǎn)控業(yè)務(wù)的主備路徑，當(dāng)檢測(cè)到業(yè)務(wù)通信質(zhì)量開(kāi)始劣化，SDN控制器基于SRv6定義的路由策略及時(shí)調(diào)整業(yè)務(wù)路徑，保證遠(yuǎn)控類業(yè)務(wù)的可靠性和連續(xù)性。如圖3-3所示。時(shí)延(ms)丟包率抖動(dòng)(ms)路徑時(shí)延(ms)丟包率抖動(dòng)(ms)路徑信息路徑2o5o0.010%DFHFHH主干環(huán)井下井上DFHFHH主干環(huán)井下井上BADCHGFEBDFH數(shù)據(jù)中心接入環(huán)BADCHGFEBDFH數(shù)據(jù)中心接入環(huán)ABABDFHACEGACEG抖動(dòng)(ms)丟包率時(shí)延(抖動(dòng)(ms)丟包率圖3-3SRv6路徑調(diào)優(yōu)煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)解決方案數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)本身并不要求時(shí)鐘/時(shí)間的同步，但是4G/5G基要實(shí)現(xiàn)無(wú)線基站之間的時(shí)鐘同步，不同基站之間的頻率必須同步在一定精度之內(nèi)，否則終端進(jìn)行基站切換時(shí)會(huì)因此，井下網(wǎng)絡(luò)承載5G業(yè)務(wù)，需要具備高精度時(shí)鐘同步能力。目前高精度時(shí)間同步采用IEEE1588v2解決方案，IEEE1588v2是網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，定義了以太網(wǎng)絡(luò)的PTP(精密時(shí)鐘同步)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)頻率同步和時(shí)間同步，滿足5G承載端到端300ns同步精度的目標(biāo)，設(shè)備同步精度達(dá)到±30ns。高精度時(shí)間滿足5G、LTE等業(yè)務(wù)的需求。外部時(shí)鐘源可通過(guò)設(shè)置優(yōu)先級(jí)形成保護(hù)。設(shè)備會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)、跳數(shù)等自動(dòng)選擇跟蹤源，跟蹤源變化時(shí)，能自動(dòng)切換到最優(yōu)源跟蹤。200ns級(jí)單網(wǎng)元倒換可保證時(shí)鐘高可靠網(wǎng)絡(luò)的高可靠性技術(shù)包含多個(gè)層面的技術(shù)組合，分別為故障檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)級(jí)可靠性保障、業(yè)務(wù)級(jí)可靠性保故障檢測(cè)：采用BFD（雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(cè)）技術(shù)，檢測(cè)周期為3*10ms（可配置3*3.3ms檢測(cè)周期）。當(dāng)監(jiān)測(cè)到網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，通過(guò)TI-LFA（拓?fù)錈o(wú)關(guān)無(wú)環(huán)路備份）/主備路徑技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)，可以滿足端到端快速融合IP工業(yè)網(wǎng)圖3-4網(wǎng)絡(luò)故障切換示例業(yè)務(wù)可靠性保障：采用SRv6TEPolicy（IPv6分段路由流量工程策略）隧道方式，可以利用IFIT（隨流信息測(cè)量）技術(shù)，在鏈路還未中斷時(shí)，基于鏈路質(zhì)量情況，規(guī)劃最優(yōu)路徑，保障重要業(yè)務(wù)比如：工作面遠(yuǎn)控、煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，故障排查費(fèi)時(shí)費(fèi)力，人員上下井一次，在途時(shí)間就要兩三個(gè)小時(shí)。此外，井下通信故隨流檢測(cè)技術(shù)IFIT（In-situFlowInformationTelemetry，隨流檢測(cè)），不產(chǎn)生任何探測(cè)報(bào)文，而是將OAM（OperationAdmin的網(wǎng)元根據(jù)報(bào)文中的OAM指令信息收集數(shù)據(jù)并處理。IFIT通過(guò)對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)流進(jìn)行特征標(biāo)記（染色），網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)染色標(biāo)識(shí)進(jìn)行丟包、時(shí)延測(cè)量并上送控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)端到端或逐跳的業(yè)務(wù)丟包、亂序和時(shí)延的檢測(cè)。相對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方法，IFIT測(cè)量的結(jié)果更準(zhǔn)確，且不會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)際流量模型產(chǎn)生影響，尤其適用于高可靠業(yè)務(wù)的質(zhì)量保證和快速定位。如圖3-5所示，通過(guò)隨流檢測(cè)可以快速定位故障，并監(jiān)測(cè)重要業(yè)務(wù)的通信·R3收到5個(gè)包，周期內(nèi)無(wú)丟包·R3收到4個(gè)報(bào)文，丟包發(fā)生在R2檢測(cè)周期T1檢測(cè)周期T2檢測(cè)周期T1檢測(cè)周期T2入口設(shè)備R1中間設(shè)備R2出口設(shè)備R3T1：發(fā)送5個(gè)T1：發(fā)送5個(gè)T1：收到5個(gè)T2：收到4個(gè)圖3-5IFIT技術(shù)原理Wi-Fi6遠(yuǎn)距離覆蓋技術(shù)在井下無(wú)人化、少人化的大趨勢(shì)下，煤礦井下智能化終端越來(lái)越多，對(duì)無(wú)線接入需求越來(lái)越多，很多煤礦已經(jīng)在井下部署UWB（Ultra-Wideband，超寬帶）+Wi-Fi融合基站。當(dāng)前井下以Wi-Fi4和Wi-Fi5技術(shù)為主，相比UWB的覆蓋距離更短，導(dǎo)致Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全，或者需要補(bǔ)充單獨(dú)的Wi-Fi基站進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋。煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)解決方案Wi-Fi6是下一代802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱。Wi-Fi6繼承了Wi-Fi5（802.11ac）的特性，并新增多項(xiàng)新能·OFDMA（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，正交頻分多址接入）：OFDMA是通過(guò)將整個(gè)信道資源劃分成多個(gè)子載波（也可稱為子信道），子載波又按不同RU（ResourceUnit，資源單位）類型被分成若干組，每個(gè)用戶可以占用一組或多組RU以滿足不同帶寬需求的業(yè)務(wù)。RU數(shù)量越多，·MU-MIMO（Multi-User–Multiple-InputMultiple-Output，多用戶多輸入多輸出）：MU-MIMO使用信道的空間分集來(lái)在相同帶寬上發(fā)送獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，與OFDMA不同，所有用戶都使用全部帶寬，從而帶來(lái)多路復(fù)用增益。實(shí)現(xiàn)同一時(shí)刻AP（AccessPoint，接入點(diǎn)）與多個(gè)終端之間同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，大幅提升吞吐量。Wi-Fi6標(biāo)準(zhǔn)允許OFDMA與MU-MIMO同時(shí)使用，但OFDMA與MU-MIMO技術(shù)是有區(qū)別的。OFDMA支持多用戶通過(guò)細(xì)分信道（子信道）來(lái)提高并發(fā)效率；MU-MIMO支持多用戶通過(guò)使用不同的空間流來(lái)提高吞吐量。·更高階的調(diào)制技術(shù)：Wi-Fi5采用的256-QAM（QuadratureAmplitudeModulation，正交幅度調(diào)制每個(gè)符號(hào)傳輸8bit數(shù)據(jù)（2^8=256Wi-Fi6采用1024-QAM（正交幅度調(diào)制每個(gè)符號(hào)位傳輸10bit數(shù)據(jù)（2^10=1024）。從8到10提升了25%，也就是相對(duì)于Wi-Fi5來(lái)說(shuō)，Wi-Fi6的單條空如圖3-6所示，Wi-Fi6帶來(lái)更大的覆蓋范圍和帶寬，做到與UWB精確定位基站在相同覆蓋范圍內(nèi)。大容量、高可靠的Wi-Fi6無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和高精度UWB定位系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和高精度人員定位系統(tǒng)同覆蓋、共站址、共電源、共傳輸，減少運(yùn)維設(shè)備數(shù)量以及潛在故障點(diǎn)，滿足井下人員定位、巡檢機(jī)器人、單GEGEGE無(wú)線攝像頭800m800mWi-Fi6AP+800m800mUWB定位基站圖3-6Wi-Fi6與UWB同覆蓋技術(shù)應(yīng)用基于智能IP技術(shù)的井下新一代網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)04基于智能IP技術(shù)的04井下新一代網(wǎng)絡(luò)具有5G承載、網(wǎng)絡(luò)切片、帶寬易擴(kuò)展、可靠性高等特性，加持了基于IPv6的SRv6隧道技術(shù)、隨流檢測(cè)技術(shù)等，并引入了SDN網(wǎng)絡(luò)控制器作為煤礦網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞，使網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)開(kāi)通、業(yè)務(wù)擴(kuò)展·一網(wǎng)打盡，一切到底：支持網(wǎng)絡(luò)切片，實(shí)現(xiàn)了在一張物理網(wǎng)絡(luò)上承載5G、視頻、工業(yè)控制等多種業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)之間嚴(yán)格隔離，互不干擾。有效地將現(xiàn)有的多張交換機(jī)環(huán)網(wǎng)簡(jiǎn)化為一張環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量減少60%以上，節(jié)省纖芯數(shù)量，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維?！し€(wěn)定可靠，避免環(huán)路：傳統(tǒng)的井下網(wǎng)絡(luò)通常采用二層以太組網(wǎng)，容易導(dǎo)致因人工配置錯(cuò)誤或連線錯(cuò)誤發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。而基于路由器的網(wǎng)絡(luò)切片是三層組網(wǎng)，業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)不再是簡(jiǎn)單的以太報(bào)文查MAC表轉(zhuǎn)發(fā)，而是基于IP協(xié)議的路由表三層轉(zhuǎn)發(fā)。路由協(xié)議可以保障網(wǎng)絡(luò)無(wú)環(huán)路，杜絕網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的發(fā)生?！こ髱?，彈性擴(kuò)展：路由器支持五萬(wàn)兆/十萬(wàn)兆端口，主干環(huán)網(wǎng)帶寬達(dá)到十萬(wàn)兆，在現(xiàn)有萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)基礎(chǔ)上帶寬提升了10倍，滿足煤礦未來(lái)5-10年的帶寬增長(zhǎng)需求，有力地保障了綜采面視頻拼接、主運(yùn)智能視頻·5G承載，Wi-Fi覆蓋：傳統(tǒng)的煤礦工業(yè)交換機(jī)不支持同步以太網(wǎng)、IEEE1588V2等協(xié)議，無(wú)法滿足5G基站精確時(shí)間同步的要求，因此無(wú)法直接接入5G基站?；诰W(wǎng)絡(luò)切片路由器的礦用綜合承載網(wǎng)具有時(shí)鐘同步功能，支持5G承載。Wi-Fi6無(wú)線技術(shù)具有覆蓋距離遠(yuǎn)、可與UWB共站部署的特點(diǎn)（同覆蓋），可有效簡(jiǎn)·智能運(yùn)維，快速定障：業(yè)務(wù)質(zhì)量端到端可視，通過(guò)智能管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控業(yè)務(wù)的丟包、時(shí)延等參數(shù)。在業(yè)務(wù)質(zhì)量出現(xiàn)下降的情況下，可以實(shí)現(xiàn)故障的快速定位，定位時(shí)長(zhǎng)可降低到分鐘級(jí)，減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員下井煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景0505智能煤礦井下業(yè)務(wù)越來(lái)越豐富，基于智能IP技術(shù)的新一代網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了井下多業(yè)務(wù)承載，切片技術(shù)保證了業(yè)·5G業(yè)務(wù)承載礦用5G通信系統(tǒng)目前多應(yīng)用于采煤工作面、掘進(jìn)工作面及井下重點(diǎn)場(chǎng)所，采用井下新一代網(wǎng)絡(luò)可以直接劃分獨(dú)立的5G業(yè)務(wù)切片網(wǎng)絡(luò)，分配獨(dú)占的10G帶寬承載井下5G遠(yuǎn)控業(yè)務(wù)，基于IFIT智能運(yùn)維技術(shù)對(duì)5G業(yè)務(wù)·安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控井下傳感器（包括瓦斯、溫度、風(fēng)速、一氧化碳、氧氣濃度等）、綜合分站可以就近接入井下新一代網(wǎng)絡(luò)，為了保證安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)不受工業(yè)視頻等突發(fā)業(yè)務(wù)干擾，采用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)為安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)分配獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)信道，分配獨(dú)占的1G帶寬，基于IFIT智能運(yùn)維技術(shù)對(duì)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)丟包、時(shí)延等進(jìn)行實(shí)·遠(yuǎn)程控制綜采面遠(yuǎn)控對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求較高，基于IFIT智能運(yùn)維技術(shù)對(duì)遠(yuǎn)控業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)丟包、時(shí)延等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，可以為遠(yuǎn)控業(yè)務(wù)提供高可靠、低時(shí)延的穩(wěn)定可靠網(wǎng)絡(luò)。基于井下新一代網(wǎng)絡(luò)承載遠(yuǎn)控業(yè)務(wù)，需要分配獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)切片，分配獨(dú)占的10G帶寬，當(dāng)遠(yuǎn)控業(yè)務(wù)通信質(zhì)量開(kāi)始劣化時(shí)，SDN控制器計(jì)算新的合適路·視頻傳輸隨著煤礦智能化建設(shè)的不斷深入，視頻監(jiān)控應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。以某煤礦采煤工作面為例，采面長(zhǎng)度340米，全景視頻需要230+路攝像頭，每路帶寬8Mbps，需要約2Gbps的傳輸帶寬訴求，未來(lái)若考慮4K高清應(yīng)用，則帶寬訴求還會(huì)相應(yīng)增加。通過(guò)井下新一代網(wǎng)絡(luò)為視頻監(jiān)控分配獨(dú)立的切片，分配獨(dú)占的20G帶寬，可·人員定位及語(yǔ)音通信煤礦人員定位系統(tǒng)又稱煤礦井下人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)。具有監(jiān)測(cè)井下人員位置、統(tǒng)計(jì)攜卡人員出/入井時(shí)間、在重點(diǎn)區(qū)域和限制區(qū)域的出/入時(shí)間、人員工作時(shí)間、井下和重點(diǎn)區(qū)域人員數(shù)量、記錄井下人員活動(dòng)路線等功能?；赪i-Fi6的基站與UWB共部署，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人員定位數(shù)據(jù)回傳和井下全無(wú)線覆蓋?；赪i-Fi6的語(yǔ)音/視頻通信，與其他應(yīng)急通信系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)井下隨時(shí)隨地與井上進(jìn)行通信?！o(wú)軌膠輪車、電機(jī)車、單軌吊等場(chǎng)景井下無(wú)軌膠輪車、電機(jī)車、單軌吊等場(chǎng)景，可以采用基于Wi-Fi6技術(shù)結(jié)合有線確定性切片網(wǎng)絡(luò)的方案進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)人監(jiān)控。變電所、水泵房、皮帶機(jī)、大巷等場(chǎng)所的移動(dòng)巡檢業(yè)務(wù)，同樣可以采用基于Wi-Fi6的零漫游技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢。通過(guò)Wi-Fi6提供高可靠、低時(shí)延、大帶寬的井下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，支持單兵設(shè)備的無(wú)線數(shù)據(jù)Wi-Fi6網(wǎng)絡(luò)可針對(duì)不同的無(wú)線業(yè)務(wù)，設(shè)置不同SSID（ServiceSetIdentifier，服務(wù)集標(biāo)識(shí)），劃分不同邏輯網(wǎng)絡(luò)。如果有重要業(yè)務(wù)要和其他無(wú)線業(yè)務(wù)隔離，可通過(guò)劃分不同頻域的方式，實(shí)現(xiàn)空口切片，保障業(yè)務(wù)獨(dú)立性。Wi-Fi6無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景如圖5-1所示。監(jiān)控指揮中心監(jiān)控指揮中心Wi-FiWi-Fi5數(shù)據(jù)回傳Wi-Fi傳感器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)綜采面煤Wi-Fi1Wi-Fi單兵裝備Wi-Fi接入：智能頭盔、手機(jī)、手持巡檢設(shè)備，隨時(shí)隨地接煤Wi-FiWi-FiWi-Fi5數(shù)據(jù)回傳Wi-Fi傳感器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)綜采面煤Wi-Fi1Wi-Fi單兵裝備Wi-Fi接入：智能頭盔、手機(jī)、手持巡檢設(shè)備，隨時(shí)隨地接煤Wi-FiWi-FiWi-Fi4巡檢機(jī)器人Wi-FiWi-Fi4巡檢機(jī)器人Wi-Fi接3單軌吊遠(yuǎn)程控制：結(jié)合UWB實(shí)現(xiàn)單軌吊遠(yuǎn)程2運(yùn)行控制和高清數(shù)據(jù)回圖5-1Wi-Fi6無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋煤礦井下新一代網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐06062021年以來(lái)山東能源集團(tuán)已投入180多億元，推進(jìn)集團(tuán)范圍內(nèi)所有煤礦智能化建設(shè)全覆蓋，建成了一批多種類型、不同模式的智能化礦井。鮑店煤礦、轉(zhuǎn)龍灣煤礦等9處煤礦成功入選國(guó)家首批智能化示范煤礦建設(shè)名單，目前均全部完成建設(shè)并以優(yōu)異成績(jī)通過(guò)驗(yàn)收。2022年建成15處符合國(guó)家示范標(biāo)準(zhǔn)的智能化煤礦，2023年規(guī)劃的10處煤礦正在開(kāi)展智能化建設(shè)。集團(tuán)現(xiàn)有智能采掘工作面130個(gè)，其中智能采煤工作面95個(gè)，智能掘進(jìn)工作面35個(gè)，智能開(kāi)采產(chǎn)量達(dá)到總產(chǎn)量的86%。為了響應(yīng)國(guó)家智能化煤礦的建設(shè)要求，基于山東能源集團(tuán)智能化建設(shè)實(shí)際，山東能源集團(tuán)權(quán)屬的李樓煤業(yè)有限公司和南屯煤礦對(duì)煤礦井下網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了升級(jí)改造，部署了井下新一代網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)切片承載多種業(yè)務(wù)，滿足6.1李樓煤業(yè)有限公司井下新一代網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐山東能源集團(tuán)魯西礦業(yè)李樓煤業(yè)有限公司，位于山東省菏澤市巨野縣巨野煤田的北部，煤田面積198平方公里，優(yōu)質(zhì)稀缺煉焦煤地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)10.8億噸，可采儲(chǔ)量1.78億噸，年核定生產(chǎn)190萬(wàn)噸，是目前山東省內(nèi)可開(kāi)為落實(shí)山東能源集團(tuán)聚力打造世界一流能源企業(yè)的目標(biāo)，魯西礦業(yè)李樓煤業(yè)著力打造智能化示范礦井。目前李樓煤業(yè)智能化工作面正規(guī)循環(huán)率達(dá)到90%以上，作業(yè)期間兩順槽實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)，“自動(dòng)控制為主、人工干預(yù)為輔”的采煤方式大幅提升工時(shí)效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。為進(jìn)一步夯實(shí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，結(jié)合李樓煤業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，計(jì)劃對(duì)現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)改造，以滿足基于視頻監(jiān)控的人工智能價(jià)值場(chǎng)景應(yīng)用、智能管控平臺(tái)、20主通風(fēng)副井機(jī)房主井選煤廠副井機(jī)房主井選煤廠地面數(shù)據(jù)中心壓風(fēng)機(jī)房110KV變電所地面數(shù)據(jù)中心壓風(fēng)機(jī)房110KV變電所視頻監(jiān)控遠(yuǎn)控系統(tǒng)5G核心網(wǎng)人員定位系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)可視分鐘級(jí)定位毫秒級(jí)保護(hù)核心主井上井下中央變電所制冷硐室充電硐室核心備核心主井上井下中央變電所制冷硐室充電硐室井下5萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)視頻切片視頻切片電力控制切片排水控制切片安全監(jiān)控切片防沖監(jiān)控切片工作面切片控制切片人員定位主運(yùn)皮帶機(jī)電硐室下部變電所上部變電所下部變電所1306軌順副井打點(diǎn)室2#水倉(cāng)對(duì)面硐室副井打點(diǎn)室下部泵房主運(yùn)2#下部泵房主運(yùn)2#皮帶機(jī)頭北部軌道880號(hào)點(diǎn)主運(yùn)1150號(hào)點(diǎn)硐室1306膠順1306膠順6#硐室五中（安全監(jiān)控）車場(chǎng)炸藥庫(kù)西門6#硐室五中（安全監(jiān)控）車場(chǎng)炸藥庫(kù)西門（安全監(jiān)控）1310膠順1310軌順避難硐車場(chǎng)（安全監(jiān)控）主井東擴(kuò)容變電所主井東圖6-1李樓煤業(yè)井下新一代網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D根據(jù)當(dāng)前李樓煤業(yè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)，共劃分安全監(jiān)控、工業(yè)視頻、人員定位、、電力控制、排水控制、井下控制、防沖控制、工作面、地面控制、選煤、煤炭銷售等12個(gè)切片網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)切片網(wǎng)絡(luò)分配獨(dú)立的1、建設(shè)一張五萬(wàn)兆融合IP切片網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)帶寬大幅升級(jí)。切片網(wǎng)絡(luò)采用冗余環(huán)形結(jié)構(gòu)和三層路由技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余功能，當(dāng)某條鏈路斷開(kāi)，通過(guò)智能路由實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路徑快速切換，經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證，滿足網(wǎng)絡(luò)自