露天矿5G专网方案，助力无人矿卡规模应用

        随着机器视觉、自动驾驶、远程操控、5G无线通信等新技术成熟应用，露天矿山智能化升级正在快速演进，行业提出了“安全性、少人化、无人化”的智能化发展目标。5G矿山专网作为移动智能装备的连接基础设施，已广泛深入到矿山核心生产域。

露天矿山智能化催生无线通信需求

        露天矿，常见的有露天煤矿和山坡型石材矿山。在露天煤矿，通过采掘剥离表土，形成一座几十到数百米深的巨大矿坑，挖掘埋藏在坑底的煤层并运输到储煤区。在山坡型矿山，自上而下开采石材并运输到山下卸料区。露天煤矿作业流程有穿爆、采装、运输等，在少人化、无人化改造过程中，引入了无人矿卡运输、远程操控电铲、辅助设备监控、车辆智能化管控等新型业务。有线光缆无法满足矿卡等车辆的移动性需求，从而催生了对5G无线网络的需求。

        露天矿面积广阔，从2平方千米到数十平方千米，核心工作面会缓慢推进，逐渐离开基站覆盖范围，需要对部分基站进行搬迁并重新规划部署。露天矿的无人矿卡、电铲、挖掘机、运土车等大型装备，一般有几十到数百辆，对网络的上行容量要求较高，远程控制指令传输要求低时延高可靠。此外，露天矿山的生产安全性和可靠性要求较高，在有高产能任务指标时，要求24小时全天候生产，网络故障会极大影响开采效率和经营效益。

露天矿山5G组网与覆盖方案

        中小型露天矿山一般采用混合专网，在矿区建设独立UPF资源池，容灾备份，保障生产业务数据不出园区。公网和专网共享5G基站，通过切片技术进行业务逻辑隔离。部署PRB资源预留功能，为专网业务预留高优先级空口资源。大型露天矿山安全等级要求极高，一般采用独立专网方案，独享基站和核心网，与大网物理隔离，提供最高等级的安全保障。矿山典型业务流程和5G解决方案如图1所示。

        露天矿山各功能区环境和需求不同，要进行分区域网络规划：在矿坑或大型工作平台，重叠覆盖和同频干扰严重，需要进行超级小区设计，避免频繁切换和同频干扰；在运输道路上，要进行线路覆盖，减少小区切换，保障车辆连续行驶的业务体验；在生活区和煤炭洗选区，对整个区域覆盖，满足大量终端的广覆盖需求。

        针对露天矿工作面缓慢移动的场景，中兴通讯的拖车式可移动基站产品已得到应用。该产品集成天线、基带、桅杆一体，天线支持升降，最高达18m，抗风能力强。可移动基站灵活机动，可以快速完成基站搬迁和网络恢复。

5G增强技术，保障露天矿山连续高强度作业

        矿山的5G组网和覆盖方案，完成了基础网络架构搭建，为了满足矿山高速率、高可靠、高强度作业的需求，还需要设计并开启一系列5G增强技术。

        FDD+TDD双频组网，利用FDD和TDD不同的特性进行覆盖互补，应对不断变化的矿山环境。在无人矿卡移动时，通过频率间互操作策略，使矿卡接入合适的频点，动态负载均衡。双频组网也提升了网络可用性，避免单频网络故障影响生产业务。

        无人矿卡、远程电铲等核心生产业务，控制指令传输应用双发选收FRER（frame replication and elimination for reliability）帧复制和消除技术，以实现无缝冗余传输，提供低时延高可靠的保障。当矿卡自动驾驶遇到故障需要远程接管时，中兴通讯业界领先的超低时延视频传输技术，将视频端到端时延从300ms左右降低到80ms以内，纠错、抗丢包等视频技术保障了清晰度和流畅性，提升了远程驾驶体验。

        针对露天矿山无人矿卡、远程电铲的上行大容量需求，在超级小区组网下，应用SuperMIMO技术增强上行，将4个分布式部署的8T8R RRU组建成一个32T32R的多天线系统。在MIMO系统下，多节点联合收发。在保障无人矿卡连续自动驾驶的前提下，提升上行容量可以满足多路视频的流畅回传。

        此外，中兴通讯提供面向露天矿山场景和业务的一体化运维系统IDOS。IDOS管理矿山5G终端、基站、UPF、核心网和生产业务，端到端呈现业务流链路各节点状态和性能指标;通过设定保障要求、质量监控、问题识别、问题定界定位构建闭环的SLA保障功能，使得5G专网更好地服务露天矿山生产作业。

        中兴通讯已协助运营商在新疆、内蒙古、陕西、安徽等多个露天矿山部署了5G专网方案，并通过商用验收，部分项目的自动驾驶矿卡已经实现安全员下车，达到真正无人化。随着远程电铲、远程挖掘等业务的持续孵化，5G专网将助力露天矿山智能化水平持续提升。