5G无线通信技术的关键技术应用研究

矿用 5G 通信系统建设关键技术应用研究

摘要：煤炭是我国的基础能源和重要工业原料，在我国一次能源结构中长期作为主体能源。“十三五”时期是我国煤炭工业加快转型发展、实现由大到强历史跨越的重要机遇期。需要牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，适应把握引领经济发展新常态，努力建设集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系。在国家政策及企业内需的双重驱动下，当前矿山行业呈现智能化、绿色化的发展趋势，对高质量的无线通信网络需求强烈。智能化矿山[1]的建设需要技术先进、业务全面、功能强大、性能稳定的5G通信系统平台做支撑。5G通信技术具有高带宽、低时延、大规模设备连接等特性，为煤矿井下设备群的“万物互联”提供了通道，可实现矿井全范围通信网络覆盖、对井下设备和环境数据进行全方位采集和传输、精准可靠的实现设备控制，满足井下各类业务系统的网络数据传输需求。5G通信技术的应用，将全面推动矿山行业信息化、自动化、智能化发展。

关键词：基础能源；5G技术；应用场景；承载网平台

1、引言

5G通信系统是新一代移动通信系统，它具备大宽带、低时延、广连接的特性。5G通信技术支持增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低延迟通信(uRLLC)、大规模机器类通信(mMTC)三大典型应用场景。5G与工业融合之后，逐步成为支撑并推动

5G、物联网、云计算、“互联网+”等一系列新技术与煤炭行业的深度融合，实现煤矿智能化建设。5G与工业互联网融合应用出现了八大类新型场景，分别为5G+超高清视频、5G+AR、5G+VR、5G+无人机、5G+云端机器人、5G+远程控制、5G+机器视觉以及5G+云化AGV等应用场景。

智能化矿山的建设需要技术先进、业务全面、功能强大、性能稳定的 5G无线通信系统平台做支撑。5G无线通信系统的先进性、稳定性及其业务能力直接影响矿山智能化的程度和未来发展潜力。

2、需求分析

智能矿山需要传输大量的传感数据和控制数据，必须依托于强大的高可靠通信传输网络。如综采工作面属于移动性作业，环境复杂，温度高、粉尘多、湿度大、光线不足，有线传输系统经常发生线缆断裂、接头松动等故障，可靠性差。煤矿井下智能辅助运输等系统的智能化，更是需要一套能够覆盖全矿井下的低延时、高可靠的无线传输系统，以便能够将设备的各种状态数据和安全检测数据实时传送至系统平台，并作出及时响应和反馈，业务需求如下表所示：

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近些年来，随着我国通信技术的飞速发展和广泛应用，5G已成为当前无线通信技术领域的研究重点之一。我国对于通信技术十分关注，也在5G研究领域投入了大量的人力、物力、财力，以加强技术跟踪与预研。本文结合5G无线通信技术进行了总结，并就5G无线通信技术的相关应用进行了分析。

移动通信的发展给人们的生活带来了极大的便利，也改变了人们的生活方式、工作方式、社会政治以及经济发展等。信息化时代的到来，移动通信设备与多媒体业务直线上升，有关数据显示，2020年之后，5G无线通信技术将成为移动通信主流网络系统。

一、5G无线通信关键技术发展跟踪

当前，各主流通信机构纷纷提出了5G无线通信技术方案，此类方案无论从思路方面，还是侧重点方面均各有特色。下文分别从4种类型出发进行分析。

(一)多天线传输通信技术

以大规模天线阵列(LSAS)、大规模MIMO为基础的通信技术的提出，旨在提升频谱的利用效率。其中，LSAS技术极大地提升了阵列增益、干扰抑制增益，提高了小区总频谱及边缘用户频谱的效率。LTE、LTE-Advanced就MIMO天线，推出了一系列改进，极大地满足了小区容量、下载速率不断增长等需求。但就LTE-Advanced而言，其基站下行最高只能提供8根发送天线，性能提升仍有很大空间。

未来5G通信技术将进一步引入有源天线技术(AAS)，利用该技术更易获取小区基站上MassiveMIMO部署情况，完成3D波束成形，增强系统的容量，实现日趋增长的业务需求。

(二)高频传输通信技术

未来5G通信技术将朝着高频段方向扩展，特别是mm波频段。三星公司已就28GHz、37GHz频段信道进行了测量，也开发了以28GHz频段为基础的样机，经验证，样机已实现了1Gbit的下载速率，表明高频段能够在移动通信场景下推广和应用。但其实施过程仍面临诸多困难，由于空气吸收状况，频段越高，电磁波路径的'耗损就越高。加之高频段传输绕射力差，因而传输性能无法保证。此外，器件少、价格昂贵，因而在应用推广方面仍有难度。

5G网络关键技术及应用场景

摘要：随着信息技术的创新与发展，我国已在通信技术领域取得了丰硕成果。基于对5G通信技术应用场景及关键技术的研究，论文阐述了5G通信技术的基本概况，针对5G通信技术中的关键技术进行深入分析，研究了基于低时延高可靠的5G通信技术，使得针对数据内容的预留资源并不会随着终端状态变化而变化，节省了网络数据信息传输的资源时延，最后详细分析了5G通信技术的应用场景，为今后的深入研究提供借鉴[1]。

关键词：5G；通信技术；应用场景；关键技术

引言

5G网络与现今人们所使用的4G网络有所不同，5G网络较4G网络技术更为先进。5G网络充分利用无线通信技术，在网络数据传输的速度上比4G网络的速度提升10-100倍，其传输峰值速度与传输延时速度都有明显的提升。流量使用密度也较其提升1000倍。5G网络的普及能够提高用户使用网络的质量与速度，5G网络也会被应用到我国各个发展领域，建立以使用用户为核心的网络系统，促使人们生活、工作信息传输更加便利、快捷[2]。

15G概述

5G是面向2020年以后的新一代移动通信网络。与传统的通信技术相比，5G具有更好的拓展性、节能性以及可靠性。同时其传输速率的峰值要达到10Gbit/s，设备的连接密度要增加10到100倍，仅有1ms的超低空口时延等。5G是包括多种新型的无线通信技术与现有的无线通信技术的集成，而不是单纯的几种新型通信技术的结合，是对4G网络的发展与提升。5G网络的实现将不仅支持移动互联网的发展，还将极大地促进人工智能、物联网的发展。

25G的关键技术

2.1高频段通信 我国现今网络通信传输频率在3GHz以下，使得我国网络频段传输极为紧张。但高频段通信的资源极为丰富，能够实现长短不同的高频段传输通信，高频段通信还支持5G网络的容量与传输频率等相关需求。高频段通信在我国未来的通信行业中具有良好的发展前景，受到网络通信业界的广泛关注。高频道通信的优点较多，宽带、网络设备、高频天线等都是其优点的体现，但高频段通信还存在传输距离短、环境对其影响大等相关缺点，需要不断对高频段通信技术进行研究与提升。

矿井5G无线通信系统关键技术及装备研发与示范应用

摘要：矿井是我国能源和矿产资源的重要来源，但其特殊的地下环境和高风险性使得传统的有线通信系统难以满足其通信需求。因此，研发和应用矿井5G无线通信系统成为推进矿山安全生产和智能化管理的重要途径。基于此，以下对矿井5G无线通信系统关键技术及装备研发与示范应用进行了探讨，以供参考。

关键词：矿井5G无线通信系统；关键技术；装备研发；示范应用

引言

矿井5G无线通信系统的关键技术和装备研发是当前研究的热点和难点问题。矿井地下环境的复杂性和特殊性给5G通信技术的应用带来了挑战，矿井的高风险性对通信设备的稳定性和可靠性提出了更高的要求。因此，需要开展一系列关键技术的研究。同时，还要开发矿井特定需求的装备。

15G技术在矿井通信中的应用原则

5G技术在矿井通信中的应用原则主要包括以下几个方面：安全性和可靠性：矿井通信必须具备极高的安全性和可靠性，以保障矿工和设备的安全。5G技术具有高可靠性和低延迟等特点，可以满足矿井通信对安全性和可靠性的要求。适应性和灵活性：矿井通信环境复杂多变，需要适应各种不同的应用场景。5G技术具有广泛的覆盖范围和高效的连接稳定性，可以满足各种不同的应用场景的需求。5G技术还支持灵活的切片配置，可以根据不同的应用场景需求进行定制化配置。高效性和实时性：矿井通信需要处理大量的数据和信息，需要满足实时性要求高的应用场景。5G技术具有高数据传输速率和低延迟等特点，可以满足高效性和实时性的要求。集成性和互联性：矿井通信需要与各种不同的设备和系统进行集成和互联，以满足矿井生产和管理的要求。5G技术具有广泛的连接能力和高效的融合技术，可以满足与各种不同设备和系统的集成和互联需求。经济性和可维护性：矿井通信需要考虑到经济性和可维护性的要求，以降低运营成本和提高运营效率。5G技术具有高效的网络容量和连接稳定性等特点，可以降低网络建设和维护成本，同时提高网络运行效率。