11月21日，在武漢舉辦的中國5G+工業互聯網大會上，中國移動主辦了主題為“5G礦山，掘進未來”的5G+礦山分論壇，中國移動聯合華為技術有限公司、中國煤炭工業協會、中國礦業大學（北京）共同發布《5G地下移動通訊網絡（5G DMN）白皮書》。
《5G地下移動通訊網絡（5G DMN）白皮書》發布
01中國移動
5G DMN，構建地下智能化綜合性通信網絡
期間，中國移動研究院無線與終端技術研究所副所長鄧偉以《5G DMN，構建地下智能化綜合性通信網絡》為題進行演講，對白皮書內容進行了全面闡述。該白皮書發布旨在聯合產業合作伙伴共同構建地下智能化綜合性通信網絡，共筑5G DMN產業生態，助力我國礦山行業安全生產和智慧化發展。
中國移動研究院無線與終端技術研究所副所長鄧偉
鄧偉指出，礦業是國民經濟的重要支柱產業，我國礦業年產值超過6萬億，GDP占比超7% ，其中煤炭生產占比超70%，85%來自地下。礦山領域具備極高的戰略地位和經濟價值。我國高度重視煤炭產業高質量發展，加速智慧煤炭礦山的建設并對5G智能礦山生態發展提出了明確要求。
但由于礦山行業環境制約趨緊、要素成本上升，地下礦山在智能化演進過程中面臨環境特殊、多網并存、性能挑戰、運維困難四大痛點：第一，地下礦山空間狹窄，環境特殊且存在安全隔爆要求，對地下網絡的設備形態和網絡覆蓋面臨挑戰；第二，地下通信、視頻、定位、語音、物聯多張網絡并存，數據采集和處理決策過于分散，不利于智能化發展；第三，地下安防監控、少人無人智能作業對網絡性能提出較高要求；第四，地下系統繁多，管理困難，現場運維、統一運維面臨挑戰，驅使網絡運營維護升級。
面對礦山地下網絡的四大挑戰，5G網絡的大帶寬、低時延、廣聯接等特性給運營商及行業生態伙伴應對挑戰提供了技術基礎，同時基于中國移動與合作伙伴在礦山行業的5G專網部署經驗，提出構建全新5G地下移動通信網絡（5G DMN）及技術體系。
5G DMN愿景是基于5G技術構建一張智能化綜合性地下專用移動通信網絡，移動通信運營商基于5G DMN在礦山等地下環境可為公眾和企業提供移動通信服務。針對地下業務在無線傳播環境的差異性和安全、可靠性等網絡性能方面的特殊要求，5G DMN網絡通過構建連接泛在、性能極致、一網多能、運維極簡的四大技術體系，支撐礦山實現感知、決策、操控等全智能化。
5G DMN技術圖譜
《5G地下移動通信網絡（5G DMN）白皮書》
對四大技術體系及技術圖譜做了詳細介紹01
第一，連接泛在。
一方面，通過設備定制和頻譜靈活使用奠定網絡覆蓋的基礎，通過多頻協同、信號中繼、移動式部署等彈性組網技術，實現連接隨時隨地、無處不在的目標；另一方面，為保障網絡連續不間斷，從升級設備可靠性到升級組網方案，5G DMN基于分級可用性方案全面保障地下網絡可用。
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第二，性能極致。
一方面，通過頻譜資源靈活組合、上下行配比彈性調整和設備能力定制增強，全面提升網絡上行容量和單用戶峰值速率，構建DMN超級上行能力；另一方面，5G DMN網絡提供精準定位能力，滿足礦區定位數據不出場的數據安全需求，通過5G及5G融合定位實現分場景不同精度的通信+定位一張網。
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第三，一網多能。
通過多網融合和云網業融合實現一網多能，提供本地優質連接+本地充足算力+本地豐富能力，打造基于DMN的融合一體數字底座，實現信息、管理、資源、服務融合貫通。
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第四，運維極簡。
基于5G專網管理平臺，提供設備狀態監控、網絡指標監控、能力開放等功能，基于自主化技術滿足行業用戶“自運維、自服務、自開發”需求，并基于網絡數字孿生能力，加速5G網絡與企業生產深度融合，賦能生產精細化管理運營。
基于以上四大技術體系，中國移動給出了分階段技術路徑，通過2~3年時間分階段打造5G DMN技術能力：
一階段基礎型5G DMN實現主要環節自動化；
二階段增強型5G DMN實現重點礦山固定和移動場景少人、無人化；
三階段全能型5G DMN實現各類煤礦基本智能化。
分階段的智能化演進圖譜給DMN的實現提出了全面的技術規劃。
最后，鄧偉代表中國移動及相關產業提出5G DMN發展倡議：“從技術攻關、標準制定、產業推進和生態構建四方面共同推進5G DMN的發展和成熟，共創以礦山為代表的廣闊的井下數智經濟發展新空間，促進井下通信產業的范式變革?！?/span>
中國移動致力于成為網絡強國、數字中國、智慧社會的主力軍，愿積極聯合華為、行業協會、龍頭礦企、高校等產業合作伙伴構建5G DMN產業生態，政、產、學、研、用各界緊密合作，加快建設以5G為代表的信息基礎設施和部署5G基礎礦山網絡，助力我國礦山行業安全生產和智能化快速發展。
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華為
5G DMN智慧礦山創新解決方案，重定義地下通信網絡
華為5G產品線總裁彭紅華發表了題為“5G DMN智慧礦山創新解決方案，重定義地下通信網絡”的主題演講。他指出：“基于5G DMN（地下移動通信網絡）愿景的連接泛在、性能極致、一網多能、運維極簡4個技術體系，華為提出了5G DMN的技術創新方向，構建全彈性、全感知、全融合的網絡，解決礦山行業在數智化轉型中遇到的關鍵問題，助力打造智能感知、智能決策和自動執行的智能化體系。”
華為5G產品線總裁彭紅華
以煤礦為代表的礦山行業，在國民經濟發展中起著舉足輕重的作用。利用5G等新一代信息通信技術可以加速礦山的全面數智化轉型進程，以實現少人化、無人化，為礦山行業帶來提質、降本、減碳和增效等巨大價值。5G在智慧礦山中應用廣泛，包括數據回傳、智能巡檢、裝備遠程控制、智能調度等，其網絡需求可以歸納為：千兆上行能力、E2E 20ms的低時延、米級的準定位、每年故障時間小于5-50分鐘的高可用網絡等。
在煤礦智能化探索中，我們發現當前地下通信網絡存在4大挑戰：環境復雜、性能挑戰大、多網并存和運維困難。地下環境復雜，存在瓦斯、粉塵、水害等多種雜質，對網絡干擾大，另外多為狹長線狀分布，地下低發射功率和特殊傳播環境容易造成覆蓋受限。性能挑戰大主要表現在上行速率以及定位需求。地下人員、環境和生產對安全監控需求迫切，僅2公里采煤巷道需部署40~60個攝像頭，綜采面需部署攝像頭的密度更高，對上行需求大。礦山監控管理、應急救援、智能作業等也都需要較高精度的定位。目前地下多網并存，語音呼叫有2G、3G、4G和有線，物聯有NB-IoT、2G、LoRa和Sigfox等技術，定位有UWB、ZigBee等，控制有局域網工業總線等，導致數據采集、數據處理、決策和執行能力都過于分散，易形成數據孤島，從而影響智能化決策。這些不同網絡的運營管理平臺是相互獨立，帶來運維困難、運維效率低且無法形成協同。這4大挑戰一定程度制約了礦山全面智能化發展，亟待利用5G加快數智化轉型進程。
5G DMN構想，重定義了地下移動通信網絡，未來將會形成天地通信、地面通信、地下通信三張通信網。當前地面通信作為廣域大覆蓋場景，2G、3G、4G和5G移動通信體系已非常成熟并持續演進，但礦山等地下場景作為相對獨立的狹長封閉空間，在無線電傳播特征、網絡部署及應用的安全性、可靠性、可用性等方面均具有獨特性。為了更好地推動技術標準和產業成熟，解決礦山智能化當前面臨的挑戰并能夠長期持續發展，中國移動和華為聯合提出了5G DMN創新解決方案構想，重定義地下移動通信網絡，服務于礦山的全面智能化升級。
DMN地下移動通信網絡，未來三張通信網之一
基于5G DMN愿景的連接泛在、性能極致、一網多能、運維極簡4個技術體系，華為提出了5G DMN的技術創新方向，構建地下通信全彈性、全感知、全融合的網絡。5G DMN創新解決方案，旨在解決礦山行業在數智化轉型過程中遇到的關鍵挑戰，助力打造智能感知、智能決策、自動執行的礦山智能化體系。5G DMN將通過重定義連接、重定義能力、重定義場景，建設一張極簡、智能、意圖驅動的網絡，滿足地下作業的數據采集、數據傳送、數據處理、遠程控制等應用要求，助力實現智慧礦山。
5G DMN技術創新方向，構建地下通信三全網絡
全彈性是指通過構建彈性網絡，匹配業務的時空不確定性，實現泛在連接。5G DMN網絡需要具備靈活頻譜、彈性拓撲、資源軟定義等能力，以應對礦山深度覆蓋、大上行、動態作業等場景的特殊需求。靈活頻譜方面，考慮井下是全封閉場景，與地面公網無頻率干擾風險，可考慮重構地下頻譜使用模式，通過頻譜重組、SUL、載波聚合和頻譜共享等技術按需靈活配置更多的上行時隙資源，顯著提升上行性能，滿足地下應用場景的大上行容量訴求以及靈活兼容其他制式的訴求。彈性拓撲是指基于業務的覆蓋調整，小區免切換、小區拓撲可動態調整等技術，滿足地下業務場景動態變化、高可靠性等訴求。資源軟定義是指通過網云業一體化、E2E切片、邊緣計算等技術，實現網絡資源和計算資源協同部署，滿足礦山對地面地下網絡統一部署和資源動態均衡的要求。
全感知通過全域智能感知，集體智慧實現智能決策。5G DMN網絡具備多維感知能力，包括大量的各類傳感器數據、高清視頻數據、精準位置數據等，助力智能決策，達到全面智能化的目的。
全融合是指消除信息孤島實現深度融合，業務高效協同，一網多能。5G DMN網絡具備良好的兼容性和優異的性能，通過統一的設備和統一的組網，滿足各種業務的差異化訴求，簡化部署和運維。5G DMN網絡需要通過網絡切片、智能協同等技術實現地上地下一網通，用一張專網實現地上生活流、地上辦公流和地下作業流的有序隔離和統一管理。
5G DMN網絡需要具備深度覆蓋和泛在連接，低頻具有天然優勢。5G DMN網絡通過引入上下行解耦技術按需靈活組合頻譜，提供千兆上行能力，進一步有效滿足煤礦井下的多種業務需求，實現一網多能。結合覆蓋、容量和成本等因素，加速優質頻譜資源的重耕和發掘，實現場景化的低、中、高頻協同，以獲得極致性能，實現頻譜價值最大化。
基于礦山的特點和低頻的優勢，華為聯合中國移動等產業合作伙伴提出了5G DMN創新解決方案：通過低頻一體化小型RRU基站設備，提供遠覆蓋和大上行能力，并通過NB-IoT接入各種窄帶物聯業務。該創新解決方案具有遠覆蓋、大上行、準定位、大物聯四大超強能力，能很好的滿足礦山等行業需求。
在構建5G DMN創新解決方案的同時，我們也很關注配套終端產業生態的構建。經過產業伙伴們的共同努力，目前5G DMN智慧礦山解決方案的終端生態已逐步成熟，終端類型也在逐漸豐富，不僅有5G數據終端、礦用5G CPE、礦用5G 4K攝像儀、礦用5G手機等，還有Dongle、網關、T-Box、模組等。
當前中國移動聯合華為等產業合作伙伴提供了端到端的5G智慧礦山解決方案。面向未來，我們將繼續聯合產業合作伙伴，在滿足礦山行業標準的基礎上，深入結合5G移動通信技術發展，持續加強大上行、定位、高可靠、融合感知等技術研究，推動更多的地下5G應用場景，攜手開創5G DMN地下移動通信新產業，助力智慧礦山的數智化轉型。
來源：中國移動研究院；5G
