DB14-T 2530-2022 智能煤礦融合5G網絡建設指南

ICS35.240.50CCSD90142022-09-02發(fā)布IDB14/T2530—2022前言 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4縮略語 5總體架構及功能 26建設內容 3參考文獻 9DB14/T2530—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由山西省工業(yè)和信息化廳提出、組織實施和監(jiān)督檢查。山西省市場監(jiān)督管理局對標準的組織實施情況進行監(jiān)督檢查。本文件由山西省物聯(lián)網和人工智能標準化技術委員會歸口。本文件起草單位：聯(lián)通（山西）產業(yè)互聯(lián)網有限公司、山西陽光三極科技股份有限公司、山西安數(shù)智能科技有限公司、山西忻州神達能源集團有限公司、山西科達自控股份有限公司、山西省檢驗檢測中心（山西省標準計量技術研究院）。本文件主要起草人：丁漢棟、門高偉、王曉莉、王剛、高雪峰、張宇、王明宇、許強、劉英劍、張兆濱、孫瑞瑞、李曉方、郝志鋒、張鑫、孫艷、石鑫、王劍。1DB14/T2530—2022智能煤礦融合5G網絡建設指南本文件給出了井工智能煤礦融合5G網絡建設的術語和定義、縮略語、總體架構及功能、建設內容。本文件適用于井工智能煤礦的融合5G網絡智能化建設。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3836.1爆炸性環(huán)境第1部分:設備通用要求GB/T17626.5電磁兼容試驗和測量技術浪涌（沖擊）抗擾度試驗GB/T25070信息安全技術網絡安全等級保護安全設計技術要求GB/T34679智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術規(guī)范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1智能煤礦將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學習、動態(tài)預測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦開拓、采掘、運輸、通風、安全保障、經營管理等過程的智能化運行。3.25G網絡第五代移動通信技術(5thGenerationMobileCommunicationTechnology，簡稱5G)是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術，是實現(xiàn)人機物互聯(lián)的網絡基礎設施。3.3智能煤礦融合5G網絡依托5G網絡基礎設施，將智能煤礦范疇內的地面網絡與井下網絡通過統(tǒng)一的網絡接入標準融合在一起，構建全面感知的網絡，并對網絡節(jié)點和網絡設備進行監(jiān)測管控，為煤礦智能化建設提供基礎信息服務。4縮略語2DB14/T2530—2022下列縮略語適用于本文件。eMBB：增強移動寬帶（EnhancedMobileBroadband）FlexE：靈活以太網技術（FlexEthernet）IMS：IP多媒體系統(tǒng)（IPMultimediaSubsystem）MEP：移動邊緣計算平臺（MobileEdgeComputingPlatform）mMTC：大規(guī)模機器類型通信（MassiveMachineTypeCommunication）NB-IOT：窄帶物聯(lián)網（NarrowBandInternetofThings）NSA：非獨立組網（Non-StandAlone）OIF：國際標準組織光互聯(lián)網論壇（OpticalInternetworkingForum）SA：獨立組網（StandAlone）SIP：會話初始協(xié)議（SessionInitiationProtocol）SLA：服務等級協(xié)議（ServiceLevelAgreement）URLLC：高可靠和低延遲通信（Ultra-reliableandLowLatencyCommunications）UWB：超寬帶（UltraWideBand）3GPP：第三代合作伙伴計劃（ThirdGenerationPartnershipProject）4G：第四代移動通信技術（The4thGenerationMobileCommunicationTechnology）5G：第五代移動通信技術（The5thGenerationMobileCommunicationTechnology）5總體架構及功能5.1總體架構智能煤礦融合5G網絡建設總體架構包括5G網絡基礎設施建設、融合網絡建設、融合應用建設、網絡管理與信息安全建設、標準規(guī)范體系建設五個部分，其中網絡管理與信息安全建設和標準規(guī)范體系建設為各部分提供支撐，總體架構見圖1。3DB14/T2530—2022圖1智能煤礦融合5G網絡建設總體架構圖5.2總體功能5.2.15G網絡基礎設施建設功能包括：——5G核心網具備用戶、會話管理以及數(shù)據分發(fā)和傳輸?shù)裙δ埽弧獋鬏斁W具有承載4G、5G通信業(yè)務和其他有線通信業(yè)務的功能；——無線接入網實現(xiàn)終端與5G網絡的無線接入。5.2.2融合網絡建設基于5G網絡基礎設施，具備地面和井下的網絡融合以及數(shù)據、語音的通信融合功5.2.3融合應用建設依托融合網絡建設成果，能夠實現(xiàn)5G網絡在綜采、掘進、主運、輔運、通風、機電、排水、傳感與感知等環(huán)節(jié)的應用。5.2.4網絡管理與信息安全建設具備網絡管理、狀態(tài)監(jiān)控、設備監(jiān)測、安全管理等功能，能夠對5G無線接入設備和傳輸設備進行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一維護，實現(xiàn)網絡狀態(tài)和設備的動態(tài)監(jiān)控、實時告警。5.2.5標準規(guī)范體系建設能夠實現(xiàn)開拓設計、地質保障、采掘（剝）、運輸、通風、洗選物流等環(huán)節(jié)的智能化決策和自動化協(xié)同運行。6建設內容6.15G網絡基礎設施建設6.1.15G核心網6.1.1.1功能6.1.1.1.1宜采用獨立組網的形式，控制面遵循3GPP標準。6.1.1.1.2可搭載MEP或其他邊緣計算平臺，支持煤礦部分應用系統(tǒng)在5G核心網MEP平臺上的部署，且能夠進行包括但不限于：煤礦應用系統(tǒng)認證和鑒權服務、組網安全防護能力、數(shù)據加密、數(shù)據隔離、數(shù)據防篡改、數(shù)據訪問控制、數(shù)據防泄漏等方面的安全管理。6.1.1.1.3宜支持與IMS對接，實現(xiàn)5G、4G、WiFi與有線電話的融合調度。6.1.1.2性能6.1.1.2.1同時在線會話數(shù)宜不小于1千用戶，并可擴展至1萬用戶。6.1.1.2.2吞吐量大于10Gbps。6.1.1.2.3MEP宜支持APP應用及虛機模式部署，平臺資源可根據應用需求靈活部署。6.1.1.3可靠性6.1.1.3.1支持軟件、硬件故障的在線恢復，關鍵軟件、硬件宜優(yōu)先進行N+1或1+1冗余備份。6.1.1.3.2支持容災備份。容災備份可自行建設，或與運營商網絡組成資源池進行容災自動切換。6.1.2傳輸網6.1.2.1功能6.1.2.1.1設備宜支持網絡級就近轉發(fā)和設備級物理層低時延轉發(fā)能力，匹配時延敏感業(yè)務的承載需4DB14/T2530—20226.1.2.1.2設備宜支持二層和三層業(yè)務模型，滿足點對點、點對多點、多點對多點業(yè)務承載需求。6.1.2.1.3設備宜支持同步以太網功能，支持1588.V2等時間同步協(xié)議，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠、高精度的頻率同步和時間同步。6.1.2.1.4宜支持“FlexE”的切片技術，采用時分復用方式基于以太網物理層提供硬管道隔離及監(jiān)視技術，遵從OIFFlexE規(guī)范；能夠支持豐富的切片顆粒度，如1Gbps、5Gbps等。6.1.2.1.5宜支持切片帶寬的動態(tài)調整，且?guī)捳{整時業(yè)務無損。6.1.2.1.6支持電信級故障檢測和性能管理。6.1.2.2性能6.1.2.2.1小型和中型煤礦宜采用10Gbps及以上的主干傳輸網絡，大型煤礦宜采取50Gbps及以上的主干傳輸網絡；且主干傳輸網絡宜支持切片功能。6.1.2.2.2設備宜支持100Mbps、1000Mbps的光接口和電接口以及10Gbps-50Gbps的光接口；且光端口最大傳輸距離不低于10km，具備單纖雙向能力。6.1.2.3可靠性6.1.2.3.1宜采用“串聯(lián)環(huán)結構”、“并聯(lián)環(huán)結構”等“抗災技術”進行建設，支持交換單元、主控單元、信令控制單元（當支持控制平面時）等主要功能單元的1+1冗余備份能力。6.1.2.3.2宜支持路徑保護和節(jié)點保護，在發(fā)生故障時能進行電信級快速保護倒換。6.1.3無線接入網6.1.3.1功能6.1.3.1.1煤礦井下5G天線無線發(fā)射功率應符合GB/T3836.1的要求。6.1.3.1.2宜滿足蜂窩系統(tǒng)通信行業(yè)標準規(guī)定的蜂窩系統(tǒng)通信功能要求，支持對蜂窩網絡設備的操作和管理功能，可對蜂窩網絡功能進行創(chuàng)建、刪除、配置、監(jiān)控和故障排除，對蜂窩網絡實時監(jiān)控。6.1.3.1.3井下無線接入設備宜具備4G/5G多頻多模硬件能力，以及eMBB、URLLC、mMTC業(yè)務能力。6.1.3.1.4宜支持數(shù)據路由功能，基站的數(shù)據路由配置管理。6.1.3.1.5宜支持將工業(yè)應用映射為相應的服務等級，管道能力宜具備差異化SLA控制，能為數(shù)據傳輸類、遠程控制類、視頻類等不同業(yè)務提供差異化等級服務。6.1.3.1.6宜支持和工業(yè)網絡管理系統(tǒng)的對接、工業(yè)網絡的故障告警、拓撲生成及設備管理等。6.1.3.2性能6.1.3.2.1數(shù)據傳輸速率宜滿足如下要求：——單基站覆蓋，單終端峰值吞吐率滿足上行200Mbps；——單基站覆蓋，單終端邊緣上行吞吐率大于10Mbps。6.1.3.2.2并發(fā)用戶數(shù)要求宜滿足如下要求：——單基站覆蓋，滿足30～40個攝像頭類終端數(shù)據并發(fā)；——單基站覆蓋，多路視頻并發(fā)傳送基本無卡頓。6.1.3.2.3網絡時延宜滿足如下要求：——對于控制類業(yè)務，網絡時延<50ms；——對于控制類業(yè)務，可靠性>99.99%。6.2融合網絡建設5DB14/T2530—20226.2.1網絡融合6.2.1.1包括地面網絡及井下網絡的融合，其中：——地面網絡包括：.有線網：辦公網、生產網、生活網；.無線網?！戮W包括：.有線網：包括傳輸網和接入網；.無線網：包括4G、5G、WiFi、NB-IOT和UWB等。6.2.1.2網絡融合主要依托傳輸網進行。6.2.1.3網絡融合宜在現(xiàn)有網絡基礎上進行，避免重復建設功能相同的網絡。6.2.2通信融合6.2.2.1數(shù)據通信包括但不限于：——宜采用統(tǒng)一的數(shù)據傳輸協(xié)議實現(xiàn)5G通信網絡與其他通信網絡的互聯(lián)互通。人員、設備、環(huán)境的監(jiān)測和感知數(shù)據等物聯(lián)網數(shù)據宜依托網絡融合進行傳輸；——宜采用5G通信網絡或其他通信網絡實現(xiàn)井下綜采工作面、掘進工作面、主運輸系統(tǒng)攝像機、輔助運輸系統(tǒng)攝像機等關鍵崗位的監(jiān)控視頻數(shù)據傳輸；——宜構建智能煤礦大數(shù)據平臺，存儲融合5G網絡中各種原始的監(jiān)測監(jiān)控信息、管理信息等，并為各種智能化應用提供基礎信息，保證信息的唯一性。6.2.2.2語音通信包括但不限于：——根據智能煤礦通信需要，具有4G語音通信或基于5G的調度通信功能；——4G、5G通信系統(tǒng)宜支持SIP協(xié)議及E1協(xié)議，新建調度通信宜同時支持SIP及E1協(xié)議，通過SIP或E1協(xié)議可實現(xiàn)調度通信與4G、5G互聯(lián)互通；——內部語音通信宜實現(xiàn)行政通信、調度通信、無線通信、廣播通信等語音通信系統(tǒng)互聯(lián)互通，并與公網語音業(yè)務互聯(lián)。6.3融合應用建設6.3.1綜采智能化綜采工作面設備和系統(tǒng)與5G網絡融合應用的內容包括但不限于：——宜通過5G無線網絡實現(xiàn)進行集中和遠程控制，且控制延時不超過300ms；——宜通過5G無線網絡進行參數(shù)監(jiān)測和控制；——宜采用5G無線網絡傳輸視頻數(shù)據；——宜采取有線網絡與5G無線網絡結合的通信方式。6.3.2掘進智能化掘進工作面設備和系統(tǒng)融合5G網絡應用的建設內容包括但不限于：——宜采用5G無線網絡傳輸視頻數(shù)據；——宜采用5G無線網絡進行掘進工作面設備遠程集中控制；6DB14/T2530—2022——宜采取有線網絡與5G無線網絡結合的通信方式。6.3.3主運智能化主運設備和系統(tǒng)融合5G網絡應用的建設內容包括但不限于：——主運輸系統(tǒng)攝像機宜采用5G無線網絡傳輸視頻數(shù)據；——傳輸網可建立主運輸系統(tǒng)控制和視頻切片，各部皮帶的控制系統(tǒng)的交換機就近通過有線方式接入傳輸網，地面集控系統(tǒng)及井下就地控制系統(tǒng)宜劃入同一切片。6.3.4輔運智能化輔運設備和系統(tǒng)融合5G網絡應用的建設內容包括但不限于：——宜依托5G網絡實現(xiàn)智能調度；——軌道型輔助運輸車輛、無軌運輸車輛宜配置專用5G工業(yè)網關，在物資運輸、車廂裝卸、智能駕駛等過程中通過5G無線網絡傳輸控制信息和調度信息。6.3.5通風智能化通風設備宜采用5G無線網絡連接，實現(xiàn)通風系統(tǒng)設備狀態(tài)監(jiān)測、視頻傳輸和智能控制等功能。6.3.6機電智能化機電設備宜采用5G無線網絡連接，實現(xiàn)供電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、安全保障和視頻傳輸?shù)裙?.3.7排水智能化排水設備宜采用5G無線網絡連接，實現(xiàn)水泵房狀態(tài)監(jiān)控、視頻傳輸和智能控制等功能。6.3.8傳感與感知6.3.8.1人員感知包括但不限于：——人員定位系統(tǒng)基站可與5G基站融合建設，形成多模網絡融合基站，同時人員定位系統(tǒng)可通過傳輸網傳輸信息；——下井人員佩戴設備宜通過5G網絡進行音頻視頻通話、語音對講和拍錄現(xiàn)場環(huán)境上傳地面等。6.3.8.2設備感知宜通過5G無線網絡傳輸設備的開停、速度、電流、電壓、溫度、振動等工況信息。6.3.8.3環(huán)境感知包括但不限于：——依托煤礦安全風險預防管控平臺，通過5G無線網絡或者物聯(lián)網，對各種氣體、風速、風向、液位、負壓、溫度、煙霧、粉塵濃度、頂板壓力等井下移動作業(yè)環(huán)境感知數(shù)據進行傳輸；——依托煤礦安全風險預防管控平臺，通過有線網絡、5G無線網絡或物聯(lián)網，對井下氣體（甲烷、一氧化碳、氧氣、二氧化碳等）濃度、粉塵、水位動態(tài)監(jiān)測、頂板壓力和沖擊地壓在線監(jiān)測等感知數(shù)據和分析預警信息進行傳輸。6.3.9其他應用7DB14/T2530—2022宜將5G網絡與地面的安防、訪客、會議管理、考勤、人力資源等管理業(yè)務系統(tǒng)進行融合應用，形成智能化協(xié)同控制。6.4網絡管理與信息安全建設6.4.1網絡管理6.4.1.1指標采集包括但不限于：——宜對5G核心網設備資源數(shù)據進行采集，對系統(tǒng)中配置的網絡設備的各類詳細配置信息進行管理；——宜實現(xiàn)5G網絡統(tǒng)一的可視化效果，實現(xiàn)全鏈路設備及終端的統(tǒng)一監(jiān)測與管理，將網絡連接數(shù)據與應用數(shù)據融合；——宜提供5G網絡自服務、自運維與自開發(fā)等核心能力。6.4.1.2告警監(jiān)控包括但不限于：——宜支持5G網絡設備狀態(tài)查詢和故障查詢，支持本地設備的維護與操作；——宜對5G網絡設備的狀態(tài)進行持續(xù)或間斷的監(jiān)測，實時發(fā)現(xiàn)故障或性能降低；——宜實現(xiàn)告警顯示、查詢和統(tǒng)計功能。6.4.2信息安全6.4.2.1系統(tǒng)安全包括但不限于：——智能煤礦融合5G網絡安全宜符合GB/T34679的要求；——對所有參與無線通信的用戶（人員、軟件進程或者設備）宜提供唯一性標識和鑒別；——宜對融合5G網絡中的辦公網和控制網通過網閘實現(xiàn)單向互通；控制網與傳輸網高速互通；——宜對融合5G網絡和外部網絡之間通過工業(yè)隔離區(qū)進行邊界防護，保證跨越邊界的數(shù)據流通過受控接口進行通信；——在共用融合5G網絡的情況下，各系統(tǒng)間宜邏輯劃分虛擬VLAN，此時各系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據宜采用密鑰加密傳輸。6.4.2.2通信安全包括但不限于：——融合5G網絡宜具有通信中斷、網絡流量異常監(jiān)測與報警功能；——具有正式的傳輸策略、規(guī)程和控制，可保護通過使用各種類型通信設施進行的信息傳輸；——宜充分考慮SA/NSA切換保障、系統(tǒng)鏈路冗余等措施，5G核心網、傳輸網、無線接入網設備在停電的情況下宜具備不小于2小時的續(xù)航能力；——通信設備按照有關要求辦理安全標志審核手續(xù)；5