中国移动：5G行业网数字孪生白皮书_26页_4mb

5G地下移动通信网络（5G DMN）白皮书总结

一、矿山智能化发展需求与网络挑战

1.1 智能发展需求

• 煤矿等矿山行业在我国国民经济中占据重要地位，年产值超6万亿元，占GDP约7%。
• 85%的煤炭来自地下开采，推动煤矿智能化是实现高质量发展的关键。
• 国家出台多项政策，如《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》和《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》，明确到2035年实现煤矿智能化，构建智能感知、智能决策和自动执行体系。
• 5G技术作为新型信息基础设施，将推动矿山从感知、传输、存储、决策到执行的全环节智能化。

1.2 网络挑战严峻

矿山地下环境复杂，对通信网络提出四大挑战：

1. 环境特殊

   • 地下存在粉尘、瓦斯等危险因素，对设备的隔爆功能和发射功率提出严格要求（无线设备射频阈功率不超过6W）。
   • 地下空间狭长，无线信号传播受限，覆盖难、选址难。

2. 多网并存

   • 多种通信网络（NB-IoT、UWB、2/3/4G、工业控制总线等）并存，导致部署复杂、数据孤岛、协同效率低。

3. 性能挑战

   • 需要大上行能力支持高清视频传输，同时实现高精度定位、低时延、高可靠等性能。
   • 2公里采煤巷道需部署40~60个摄像头，20公里输煤皮带需部署50~100个摄像头。

4. 运维困难

   • 网络运维效率低，多网异构管理复杂。
   • 需要提升远程运维能力，实现自动化、智能化运维。

二、5G DMN愿景及应用场景

2.1 5G DMN愿景

• 构建智能化、综合性地下专用移动通信网络，实现“连接泛在、性能极致、一网多能、运维极简”。
• 支持矿山实现感知、决策、操控全智能化，为安全生产和智慧矿山提供技术基础。

2.2 5G DMN技术路径

5G DMN网络发展分为三个阶段：

1. 基础型网络：实现环境监测、视频传输等基本功能，支持数百兆上行、高可用网络。
2. 增强型网络：实现米级高精定位、超高可用、超级上行，支持远程控制和无人驾驶。
3. 全能型网络：实现分米级定位、多维感知、算网一体，支撑全面智能化和无人化作业。

2.3 5G DMN应用场景

• 看：视频传输
  支持高清视频回传，满足安全监管、设备监控、远程操控等需求，未来可扩展至8K、3D等技术。
• 感：物联定位
  实现井下人员、车辆、设备的精准定位，支持高精度同步和定位技术，提升安全和效率。
• 控：远程控制
  实现设备远程操控和无人驾驶，提升作业效率和安全性，减少现场作业人员。
• 连：实时通信
  支持井下人员与地面调度中心的实时通信，提升应急响应和生产协同。
• 算：现场算力
  通过云网融合，实现本地数据处理和边缘计算，满足低时延、高安全、高可靠等需求。

三、5G DMN创新技术

3.1 连接泛在

• 弹性组网技术：通过信号中继器、移动式基站、IAB等技术，实现灵活部署和动态覆盖。
• 高可用组网技术：通过设备冗余、链路备份、惯性运行等技术，确保网络持续可用，保障生产安全。

3.2 性能极致

• 超级上行技术：通过频谱组合、上下行配比调整、设备能力定制，提升上行速率和容量。
• 高精定位技术：结合5G蜂窝定位和5G+UWB融合定位，实现亚米至分米级定位精度。

3.3 一网多能

• 云网业融合技术：通过本地分流、IaaS、PaaS、SaaS创新，实现算力与网络的深度融合。
• 多网融合技术：实现5G与UWB、短距通信等技术的融合，支撑多维感知和数据融通。

3.4 运维极简

• 自主化运维技术：通过一站式运维平台，实现网络自运维、自服务、自开发，提升运维效率。
• 平台自运维：集中监控、故障诊断、SLA保障。
• 平台自服务：支持切片运营、边缘计算节点管理、业务需求分解与下发。
• 平台自开发：提供标准化API接口，实现能力开放和业务按需定制。

四、5G DMN发展倡议

• 技术共同攻关：聚焦覆盖增强、弹性组网、超级上行、高精定位等关键技术，提升网络性能和安全性。
• 标准共同制定：联合行业制定智慧矿山标准，优化安规指标，推动行业规范发展。
• 产品共同创新：研发矿用5G终端、基站、专网运营平台，推动5G设备在矿山场景的定制化和智能化。
• 生态共同繁荣：推动地下网络场景拓展，丰富智慧矿山应用，构建健壮的产业链和创新链，促进井下通信产业范式变革。

五、缩略语

六、编制单位及人员

• 指导单位：
  • 中国煤炭协会：张建明、郭林峰
  • 中国矿业大学（北京）：孙继平
• 编写单位：
  • 中国移动政企事业部：刘刚、郝晓龙、杨鹏、冯海荣、李乐田、张雅君
  • 中国移动研究院：黄宇红、丁海煜、邓伟、程锦霞、张龙、曾凯越、徐芙蓉、邢源日、孙朝、王昕怡、于天意、刘姗姗
  • 华为技术有限公司：孙震涛、石波、卫正华、杨义、段建国、刘仁桂、蓝华、王宏伟、葛唱、肖力、杨柳、陈忍忍、乔廷阳

七、总结

5G DMN是面向矿山智能化发展的关键网络技术，旨在解决地下复杂环境带来的网络覆盖、性能、运维等难题，实现“连接泛在、性能极致、一网多能、运维极简”的目标。该网络将支持矿山实现全面智能化，包括视频监控、物联定位、远程控制、实时通信和现场算力等应用场景。通过技术攻关、标准制定、产品创新和生态构建，5G DMN将推动矿山行业向少人、无人化发展，提升安全、效率和智能化水平，同时为城市管廊、地下救援等其他地下场景提供技术基础，助力井下通信产业范式变革。