华为彭红华:5G DMN创新解决方案,重定义地下通信网络

责任编辑:甄清岚 2021.11.21 17:01 来源:通信世界网

通信世界网消息(CWW)2021年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。”

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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。

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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。

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图:5G DMN技术创新方向,构建地下通信三全网络

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,实现频谱价值最大化。

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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