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孙继平:矿用5G和WiFi6比较

2019-10-29   来源:工矿自动化

  通信技术分为有线通信和无线通信。如果是在实体物质上传播,即为有线通信,基本用的材料为铜线、光纤,统称为有线介质。而无线通信是移动通信的瓶颈所在。


  5G是第五代通信技术,主要特点是波长为毫米级,超宽带,超高速度,超低延时。1G实现了模拟语音通信,大哥大没有屏幕只能打电话;2G实现了语音通信数字化,功能机有了小屏幕可以发短信了;3G实现了语音以外图片等的多媒体通信,屏幕变大可以看图片了;4G实现了局域高速上网,大屏智能机可以看短视频了,但在城市信号好,偏远地区信号差。1G~4G都是着眼于人与人之间更方便快捷的通信,而5G将实现随时、随地、万物互联,让人类敢于期待与地球上的万物通过直播的方式无时差同步参与其中。


  WIFI 6 全称802.11.ax,是最新一代的无限局域网传输技术。2019年9月16日,Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi 6认证计划。WIFI 6主要用于室内无线终端上网,具有传输速率高、系统简单、成本低等优点,但不适用于高速移动通信。


  宽带无线通信是智慧矿山建设的基础,其除了需要满足传输速率高、时延小、并发数量大、可靠性高、性价比高等要求外,还应满足在矿井中的特殊要求。


  (1) 需无线全覆盖煤矿井下长达10余千米的巷道。煤矿井下巷道长达10余千米,巷道中布置有机电设备、车辆和行人,需无线全覆盖。


  (2) 无线发射必须本质安全防爆。煤矿井下有瓦斯等易燃易爆气体,无线发射必须本质安全防爆,无线发射功率受限。


  (3) 无线工作频段不宜过高。矿井无线传输衰减大,受巷道断面、分支、弯曲、支护、电缆等影响,无线电传输衰减模型复杂多变。无线工作频段越高,传输衰减越大,传输距离越近,绕射能力越差。在本质安全防爆条件下,无线工作频段大于2.4 GHz时,煤矿井下无线通信距离小于800 m。


  (4) 无线传输宜具有一定的绕射能力。采煤工作面布置有大量的液压支架,以及采煤机、刮板输送机、破碎机、转载机、带式输送机、液压泵站、移动变电站等。掘进工作面布置有掘锚机、带式输送机等。巷道中有带式输送机、电机车、胶轮车、绞车、开关等。煤矿井下空间狭小、设备多,难以保证无线视距传输,无线传输宜具有一定的绕射能力。


  (5) 抗干扰能力强。煤矿井下大功率电气设备启停、大功率变频设备工作时电磁干扰大,为保证系统正常工作,矿井宽带无线通信系统应抗干扰能力强。


  (6) 移动性要求不高。煤矿井下人员及车辆移动速度慢,对无线通信移动性要求不高。《煤矿安全规程》规定,采用无轨胶轮车运人时运行速度不超过25 km/h,运送物料时运行速度不超过40 km/h。


  中国矿业大学(北京)孙继平教授团队通过对矿用5G和WiFi6进行分析比较发现,两者均可用于智慧矿山宽带无线通信;矿用5G具有传输速率高、传输时延小、通话质量高等优点,但系统复杂、成本高;矿用WiFi6具有传输速率高、系统简单、成本低等优点,但传输时延大、通话质量低。


  这项研究得到了国家重点研发计划的资金支持,研究成果以《智慧矿山与5G和WiFi6》(点击查看)发表于《工矿自动化》2019年第10期。


  责任编辑:宫在芹

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