DB14-T 2530-2022 智能煤礦融合 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)指南_第1頁
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文檔簡介

ICS35.240.50

CCSD90

14

山西省地方標(biāo)準

DB14/T2530—2022

智能煤礦融合5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)指南

2022-09-02發(fā)布2022-12-01實施

山西省市場監(jiān)督管理局??發(fā)布

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智能煤礦融合5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)指南

1范圍

本文件給出了井工智能煤礦融合5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的術(shù)語和定義、縮略語、總體架構(gòu)及功能、建設(shè)內(nèi)容。

本文件適用于井工智能煤礦的融合5G網(wǎng)絡(luò)智能化建設(shè)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(yīng)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(shè)備通用要求

GB/T17626.5電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌(沖擊)抗擾度試驗

GB/T25070信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護安全設(shè)計技術(shù)要求

GB/T34679智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)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(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、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(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)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(fēng)、安全保障、經(jīng)營管理等過程的智能化運行。

3.2

5G網(wǎng)絡(luò)

第五代移動通信技術(shù)(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(shù),是實現(xiàn)人機物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

3.3

智能煤礦融合5G網(wǎng)絡(luò)

依托5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,將智能煤礦范疇內(nèi)的地面網(wǎng)絡(luò)與井下網(wǎng)絡(luò)通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)準融合在

一起,構(gòu)建全面感知的網(wǎng)絡(luò),并對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行監(jiān)測管控,為煤礦智能化建設(shè)提供基礎(chǔ)信息

服務(wù)。

4縮略語

1

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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(wǎng)技術(shù)(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(wǎng)(NarrowBandInternetofThings)

NSA:非獨立組網(wǎng)(Non-StandAlone)

OIF:國際標(biāo)準組織光互聯(lián)網(wǎng)論壇(OpticalInternetworkingForum)

SA:獨立組網(wǎng)(StandAlone)

SIP:會話初始協(xié)議(SessionInitiationProtocol)

SLA:服務(wù)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(shù)(The4thGenerationMobileCommunicationTechnology)

5G:第五代移動通信技術(shù)(The5thGenerationMobileCommunicationTechnology)

5總體架構(gòu)及功能

5.1總體架構(gòu)

智能煤礦融合5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總體架構(gòu)包括5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、融合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、融合應(yīng)用建設(shè)、網(wǎng)

絡(luò)管理與信息安全建設(shè)、標(biāo)準規(guī)范體系建設(shè)五個部分,其中網(wǎng)絡(luò)管理與信息安全建設(shè)和標(biāo)準規(guī)范體系建

設(shè)為各部分提供支撐,總體架構(gòu)見圖1。

2

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圖1智能煤礦融合5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總體架構(gòu)圖

5.2總體功能

5.2.15G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)功能包括:

——5G核心網(wǎng)具備用戶、會話管理以及數(shù)據(jù)分發(fā)和傳輸?shù)裙δ埽?/p>

——傳輸網(wǎng)具有承載4G、5G通信業(yè)務(wù)和其他有線通信業(yè)務(wù)的功能;

——無線接入網(wǎng)實現(xiàn)終端與5G網(wǎng)絡(luò)的無線接入。

5.2.2融合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基于5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,具備地面和井下的網(wǎng)絡(luò)融合以及數(shù)據(jù)、語音的通信融合功

能。

5.2.3融合應(yīng)用建設(shè)依托融合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成果,能夠?qū)崿F(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)在綜采、掘進、主運、輔運、通風(fēng)、機

電、排水、傳感與感知等環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

5.2.4網(wǎng)絡(luò)管理與信息安全建設(shè)具備網(wǎng)絡(luò)管理、狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)測、安全管理等功能,能夠?qū)?G

無線接入設(shè)備和傳輸設(shè)備進行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一維護,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和設(shè)備的動態(tài)監(jiān)控、實時

告警。

5.2.5標(biāo)準規(guī)范體系建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)開拓設(shè)計、地質(zhì)保障、采掘(剝)、運輸、通風(fēng)、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(shè)內(nèi)容

6.15G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

6.1.15G核心網(wǎng)

6.1.1.1功能

6.1.1.1.1宜采用獨立組網(wǎng)的形式,控制面遵循3GPP標(biāo)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(yīng)用系統(tǒng)在5G核心網(wǎng)MEP平臺上的部署,

且能夠進行包括但不限于:煤礦應(yīng)用系統(tǒng)認證和鑒權(quán)服務(wù)、組網(wǎng)安全防護能力、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)隔離、

數(shù)據(jù)防篡改、數(shù)據(jù)訪問控制、數(shù)據(jù)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(diào)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(yīng)用及虛機模式部署,平臺資源可根據(jù)應(yīng)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(fù),關(guān)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(zāi)備份。容災(zāi)備份可自行建設(shè),或與運營商網(wǎng)絡(luò)組成資源池進行容災(zāi)自動切換。

6.1.2傳輸網(wǎng)

6.1.2.1功能

6.1.2.1.1設(shè)備宜支持網(wǎng)絡(luò)級就近轉(zhuǎn)發(fā)和設(shè)備級物理層低時延轉(zhuǎn)發(fā)能力,匹配時延敏感業(yè)務(wù)的承載需

求。

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6.1.2.1.2設(shè)備宜支持二層和三層業(yè)務(wù)模型,滿足點對點、點對多點、多點對多點業(yè)務(wù)承載需求。

6.1.2.1.3設(shè)備宜支持同步以太網(wǎng)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(shù),采用時分復(fù)用方式基于以太網(wǎng)物理層提供硬管道隔離及監(jiān)

視技術(shù),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(diào)整,且?guī)捳{(diào)整時業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò),大型煤礦宜采取50Gbps及以上的

主干傳輸網(wǎng)絡(luò);且主干傳輸網(wǎng)絡(luò)宜支持切片功能。

6.1.2.2.2設(shè)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(jié)構(gòu)”、“并聯(lián)環(huán)結(jié)構(gòu)”等“抗災(zāi)技術(shù)”進行建設(shè),支持交換單元、主控

單元、信令控制單元(當(dāng)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(wǎng)

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(yīng)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(biāo)準規(guī)定的蜂窩系統(tǒng)通信功能要求,支持對蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作

和管理功能,可對蜂窩網(wǎng)絡(luò)功能進行創(chuàng)建、刪除、配置、監(jiān)控和故障排除,對蜂窩網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控。

6.1.3.1.3井下無線接入設(shè)備宜具備4G/5G多頻多模硬件能力,以及eMBB、URLLC、mMTC業(yè)務(wù)能力。

6.1.3.1.4宜支持數(shù)據(jù)路由功能,基站的數(shù)據(jù)路由配置管理。

6.1.3.1.5宜支持將工業(yè)應(yīng)用映射為相應(yīng)的服務(wù)等級,管道能力宜具備差異化SLA控制,能為數(shù)據(jù)傳

輸類、遠程控制類、視頻類等不同業(yè)務(wù)提供差異化等級服務(wù)。

6.1.3.1.6宜支持和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的對接、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的故障告警、拓撲生成及設(shè)備管理等。

6.1.3.2性能

6.1.3.2.1數(shù)據(jù)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(jù)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(wǎng)絡(luò)時延宜滿足如下要求:

——對于控制類業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)時延<50ms;

——對于控制類業(yè)務(wù),可靠性>99.99%。

6.2融合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

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6.2.1網(wǎng)絡(luò)融合

6.2.1.1包括地面網(wǎng)絡(luò)及井下網(wǎng)絡(luò)的融合,其中:

——地面網(wǎng)絡(luò)包括:

有線網(wǎng):辦公網(wǎng)、生產(chǎn)網(wǎng)、生活網(wǎng);

無線網(wǎng)。

——井下網(wǎng)包括:

有線網(wǎng):包括傳輸網(wǎng)和接入網(wǎng);

無線網(wǎng):包括4G、5G、WiFi、NB-IOT和UWB等。

6.2.1.2網(wǎng)絡(luò)融合主要依托傳輸網(wǎng)進行。

6.2.1.3網(wǎng)絡(luò)融合宜在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進行,避免重復(fù)建設(shè)功能相同的網(wǎng)絡(luò)。

6.2.2通信融合

6.2.2.1數(shù)據(jù)通信

包括但不限于:

——宜采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡(luò)與其他通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。人員、設(shè)備、環(huán)境的

監(jiān)測和感知數(shù)據(jù)等物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)宜依托網(wǎng)絡(luò)融合進行傳輸;

——宜采用5G通信網(wǎng)絡(luò)或其他通信網(wǎng)絡(luò)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(guān)鍵崗位的監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)傳輸;

——宜構(gòu)建智能煤礦大數(shù)據(jù)平臺,存儲融合5G網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用提供基礎(chǔ)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(jù)智能煤礦通信需要,具有4G語音通信或基于5G的調(diào)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(diào)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(diào)度通信與4G、5G互聯(lián)互通;

——內(nèi)部語音通信宜實現(xiàn)行政通信、調(diào)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(wǎng)語音業(yè)務(wù)互聯(lián)。

6.3融合應(yīng)用建設(shè)

6.3.1綜采智能化

綜采工作面設(shè)備和系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用的內(nèi)容包括但不限于:

——宜通過5G無線網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)進行參數(shù)監(jiān)測和控制;

——宜采用5G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻數(shù)據(jù);

——宜采取有線網(wǎng)絡(luò)與5G無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的通信方式。

6.3.2掘進智能化

掘進工作面設(shè)備和系統(tǒng)融合5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的建設(shè)內(nèi)容包括但不限于:

——宜采用5G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻數(shù)據(jù);

——宜采用5G無線網(wǎng)絡(luò)進行掘進工作面設(shè)備遠程集中控制;

5

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——宜采取有線網(wǎng)絡(luò)與5G無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的通信方式。

6.3.3主運智能化

主運設(shè)備和系統(tǒng)融合5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的建設(shè)內(nèi)容包括但不限于:

——主運輸系統(tǒng)攝像機宜采用5G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻數(shù)據(jù);

——傳輸網(wǎng)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(wǎng),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(shè)備和系統(tǒng)融合5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的建設(shè)內(nèi)容包括但不限于:

——宜依托5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能調(diào)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(wǎng)關(guān),在物資運輸、車廂裝卸、智能駕

駛等過程中通過5G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信息和調(diào)度信息。

6.3.5通風(fēng)智能化

通風(fēng)設(shè)備宜采用5G無線網(wǎng)絡(luò)連接,實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)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(shè)備宜采用5G無線網(wǎng)絡(luò)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?/p>

能。

6.3.7排水智能化

排水設(shè)備宜采用5G無線網(wǎng)絡(luò)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(shè),形成多模網(wǎng)絡(luò)融合基站,同時人員定位系統(tǒng)可通過傳

輸網(wǎng)傳輸信息;

——下井人員佩戴設(shè)備宜通過5G網(wǎng)絡(luò)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(shè)備感知

宜通過5G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)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(fēng)險預(yù)防管控平臺,通過5G無線網(wǎng)絡(luò)或者物聯(lián)網(wǎng),對各種氣體、風(fēng)速、風(fēng)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(jù)進行傳輸;

——依托煤礦安全風(fēng)險預(yù)防管控平臺,通過有線網(wǎng)絡(luò)、5G無線網(wǎng)絡(luò)或物聯(lián)網(wǎng),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(jù)和分析預(yù)警信息進行傳輸。

6.3.9其他應(yīng)用

6

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宜將5G網(wǎng)絡(luò)與地面的安防、訪客、會議管理、考勤、人力資源等管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行融合應(yīng)用,形

成智能化協(xié)同控制。

6.4網(wǎng)絡(luò)管理與信息安全建設(shè)

6.4.1網(wǎng)絡(luò)管理

6.4.1.1指標(biāo)采集

包括但不限于:

——宜對5G核心網(wǎng)設(shè)備資源數(shù)據(jù)進行采集,對系統(tǒng)中配置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的各類詳細配置信息進行管理;

——宜實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的可視化效果,實現(xiàn)全鏈路設(shè)備及終端的統(tǒng)一監(jiān)測與管理,將網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)

與應(yīng)用數(shù)據(jù)融合;

——宜提供5G網(wǎng)絡(luò)自服務(wù)、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(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)查詢和故障查詢,支持本地設(shè)備的維護與操作;

——宜對5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(wǎng)絡(luò)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(shè)備)宜提供唯一性標(biāo)識和鑒別;

——宜對融合5G網(wǎng)絡(luò)中的辦公網(wǎng)和控制網(wǎng)通過網(wǎng)閘實現(xiàn)單向互通;控制網(wǎng)與傳輸網(wǎng)高速互通;

——宜對融合5G網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)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(jù)流通過受

控接口進行通信;

——在共用融合5G網(wǎng)絡(luò)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(jù)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(wǎng)絡(luò)宜具有通信中斷、網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wǎng)、傳輸網(wǎng)、無線接入網(wǎng)設(shè)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(shè)備按照有關(guān)要求辦理安全標(biāo)志審核手續(xù);5G系統(tǒng)中接入公網(wǎng)的設(shè)備按國家有關(guān)規(guī)定辦理

進網(wǎng)許可證;

——智能煤礦5G融合通信網(wǎng)絡(luò)宜采用本質(zhì)安全型防爆,需要針對性進行研究設(shè)計開發(fā),不宜簡單將

應(yīng)用于地面的設(shè)備加防爆外殼即視為改造完畢;

——用于控制的智能煤礦5G融合通信網(wǎng)絡(luò)宜具有較強的抗干擾能力,滿足GB/T17626.5的要求。

6.4.2.3網(wǎng)絡(luò)安全

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