5G-A无人机空域通感及F-SUL上行大带宽特性验证研究

5G-A(5G-Advanced)是5G网络在功能和覆盖上的部分升级,5G-A与5G并行工作,支持部分有较高要求的应用场景,5G-A在网络速度、延迟、连接数等方面得到了显著提升。文中对无人机空域通感一体、上行大带宽两个新特性进行了验证,其是5G-A引入协议的新技术,能更好地匹配人联、物联、车联、高端制造、感知等场景。

面向垂直行业的5G上行大带宽应用的规划及部署策略研究

本文通过对5G行业应用中上行大带宽业务需求场景进行简析,从5G的组网方式、带宽、上下行子帧配比等方面深入计算和分析,同时对上行大带宽业务满足度进行可行性研究,对覆盖能力进行计算,结合组网方案特点等因素,形成对行业的5G上行大带宽业务的规划方法及建设策略,可用于垂直行业应用中具备可复制和推广性。

5G+智慧矿山中的上行关键技术

矿山中采矿设备远程操作、无人矿车、井下设备信息采集等典型场景对5G上行数据速率和时延提出了很高的要求。针对该问题,主要对5G网络中上行大带宽和低时延关键技术展开了研究。首先研究了帧结构、信道/信号复用、免授权调度和预调度等5G关键技术,并根据矿山实际场景和特点,给出了5G网络整体架构方案;然后对所提方案的理论上行速率和用户面时延进行分析,并利用矿山环境中的5G网络实际测试结果对理论分析进行验证;最后通过理论分析和实测结果表明,所提出的5G上行技术方案可以满足智慧矿山典型场景对上行速率和时延的需求。

5G特性在智慧矿山中的应用研究

目前智慧矿山5G建设主要针对矿用5G的宏观技术发展方向、测试方法和特定应用场景展开研究,缺乏对智慧矿山5G各类应用场景特点的全面梳理。针对该问题,归纳了智慧矿山5G应用场景类型,梳理了主要应用场景的通信需求,指出传感器信息回传类应用具有广覆盖需求、视频信息采集和回传类应用具有上行大带宽传输需求、实时控制信息交互类应用具有下行低时延传输需求、自动驾驶信息采集和回传类应用具有上行大带宽和下行低时延共存的差异化传输需求。针对智慧矿山5G应用的环境特点和技术要求,提出了核心网+承载网+接入网的矿用5G网络总体架构:(1)核心网通过用户平面功能(UPF)和多接入边缘计算(MEC)下沉,实现矿山5G独立组网、独立运行。(2)承载网中的信息安全模块用于数据安全审计监测和传输控制,实现井上下数据安全隔离;网络切片和服务质量(QoS)管理模块用于对不同业务进行信道划分和隔离,实现多业务共存信道隔离,保障传输性能。(3)接入网采用基站控制器+基站汇集器+基站+终端的方式,实现5G信号分区、按需覆盖。根据上述架构,提出了面向智慧矿山多样化应用需求的5G关键技术方案:(1)采用网络切片技术将矿山5G网络划分为传感器切片、视频回传类切片、实时控制类切片、远程控制类切片,结合传输业务的QoS指标,将业务数据映射到不同的切片资源上进行传输,实现5G网络传输的按需分配。(2)通过灵活空中接口调度机制满足无线资源按需调度,即大带宽业务采用资源请求-业务缓存报告资源分配-业务缓存-数据传输资源分配的空口资源调度方式,保障上行传输带宽,低时延业务采用预留的专用空口资源进行传输,保证下行传输低时延。(3)当单一频段无法满足上行传输需求时,通过载波聚合技术将多个连续或非连续的载波聚合成更大的带宽,有效支撑矿山5G的大带宽传输需求。

基于三频组网的4.9 GHz时隙翻转技术在西湾煤矿的应用

西湾煤矿的“无人驾驶+远程驾驶”运输业务需要在煤矿轻载试验区、重载试验区和全采区实现上行大带宽、低时延的无线网络三维立体覆盖。针对其采煤区站点落地难、站点搬迁频次高、无线环境复杂的情况,文章提出了一种“700 MHz+2.6 GHz+4.9 GHz”三频组网方案,有效解决了煤矿全采区安全、稳定、高效的5G网络覆盖问题,满足了“无人驾驶+远程驾驶”的带宽、时延业务需求;同时,为了进一步提升采煤区(煤顶板、石顶板)的带宽,提出了4.9 GHz时隙翻转1D3U方案,即将3个下行时隙改为上行时隙,使得下行时隙与上行时隙的占比由5∶3变为1∶3。三频组网方案实施后,煤矿整个业务区上行边缘速率50 Mbit/s的占比大于99%,平均时延小于20 ms;4.9 GHz时隙翻转1D3U方案实施后,核心业务区采煤区上行峰值速率由原来的290 Mbit/s提升至600 Mbit/s左右,拓展了上行带宽。