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矿用5G和防爆AP的探索
  • 发布日期:2021-01-20      浏览次数:184
    • 在我们现在的生活和工作中,“4G”和“WiFi”这两样东西是一个也不能少的,如果我们的手机断了网,焦虑症恐怕就上来了。4G网络在室外给我们提供高速流量,WiFi则在室内给我们提供了真正的不用操心的“无限流量”。WiFi是移动网络的室内覆盖补充,承担着大量的数据流量。

      随着5G时代的到来,人们对5G展示最大热情的时候,作为一直以来和蜂窝网络势均力敌的WiFi也不甘落后,WiFi6悄然面世。虹联无线在无线通信行业有深厚的技术沉淀,积累了丰富的应用经验,所以想借此机会跟大家一起探讨交流5G和WiFi6的发展与应用。

      什么是5G?

      5G是第五代移动通信技术(英语:5th generation mbile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation,简称5G或5G技术)是新一代蜂窝移动通信技术,也是即4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。码讯光电5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

      什么是WIFI6?

      802.11ax又被称为“高效率无线标准”(High-Efficiency Wireless,HEW),将大幅度提升用户密集环境中的每位用户的平均传输率,有效减少网络拥塞、大幅提升无线速度与覆盖范围。其实,设计802.11ax的首要目的是解决网络容量问题,因为随着公共Wi-Fi的普及,网络容量问题已成为机场、体育赛事和校园等密集环境中的一个大问题。那么作为新一代WiFi协议的11ax具体都有哪些技术上的突破呢?

      5G和WIFI6的对比

      1. 应用场景:  5G是运营商部署的网络, 5G的应用是面向eMBB(大流量移动宽带业务)、mMTC(大连接物联网业务)和uRLLC(超高可靠超时延通信)场景的,以室外为主,5G在工业互联网,车联网 无人驾驶等领域有强烈的需求。而WiFi6主要以室内短距离覆盖为主,Wi-Fi6的应用可以在eMBB和mMTC场景作为5G的补充。是企业办公的不二选择。为企业更加智能化提供更多选择。另外,从家庭用户的使用角度来看,只有Wi-Fi6才能发挥出5G的最大功效。

      2. 从技术层面

      • 理想速率,Wi-Fi6的高速是通过MU-MIMO和OFDMA实现的。采用1024QAM,带宽最160MHZ,天线数量最多8T8R,理想速率为9.6Gbps。5G的高速是通过大规模的MIMO无线电技术实现,大规模的MIMO无线电技术采用几十到几百个天线用于传播无线电信号,理想速率达到10Gbps, 两者理想速率相差不大。

      • 覆盖范围,覆盖范围是和发射强度有关的,Wi-Fi6 AP国家的认证要求发射功率不超过0.2W,覆盖范围约五百到一千平米;一个室外5G基站发射功率可达60W,其覆盖是公里级的。就覆盖面积来说,5G优于Wi-Fi6。

      • 室内单用户体验: Wi-Fi6 AP高达T8R,实际速率至少为3Gbps-4Gbps。典型的室内5G小基站天线一般是4T4R,实际速率是1.5Gbps-2Gbps。所以,单设备的性能Wi-Fi6会优于5G。

      3. 频谱资源:Wi-Fi6支持的频段是2.4GHz和5.8GHz,这些频谱资源是免费的,成本相对较低。 5G支持1GHz以下的低频段,1GHz到6GHz的中频段,24/30GHz到300GHz的高频多(也成为毫米波),虽然5G的频谱资源很宽,很广,但是 这些频段都是需要授权的,中国是发牌照,国外是以拍卖的形式为主。成本非常高。

      4. 建设成本: 5G网络因信号易衰减,需经过严密规划仿真验证,此外,5G频带和波长的特点需要5G基站更密集,导致投入基站成本高。之前运营商在4G的投资在8千亿,而5G的投资是4G的2-4倍。相比较而言,Wi-Fi6的升级仅需升级主芯片,且主芯片都是ASIC,成本本身就低于5G 所需的FPGA芯片;光纤入户或者进入企业后,只需要购买整机Wi-Fi6 AP即可实现部署,成本相对基站而言非常低廉。再加上当前主流的电脑、手机、Pad以及无线终端均支持Wi-Fi接入,Wi-Fi6的应用就更容易迭代出新了。

       

      矿山无线通信应用

      码讯光电防爆AP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的防爆AP,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单向小于300 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。

       

      矿山5G和WIFI6应用现状

      矿用无线通信系统,小灵通PHS,几年前占据了煤矿无线通信的大部分份额,由于技术落后和政策问题,已经退市了; 3G属于过渡产品,实际使用效果差强人意; 4G技术由于产业链的大力支持,系统稳定性,已经成为了主流的无线通信技术;那么5G现在是什么情况呢?

      1、  矿用无线通信

      )、技术问题:5G技术主要掌握在华为、中兴等少数几家公司,目前华为、中兴的资源都在公网运营商的建设上;

      )、安标问题:安标国家矿用产品安全标志中心目前还没有发布检测规范;

      )、基站问题:目前市场上还没有微基站方案,现在试点都是宏站直接下井了;

      )、成本问题:5G基站覆盖距离和WiFi差不多,不到4G基站的一半,基站投入数量会增加,核心网投入成本更高;

      )、选择公网还是专网下井问题;

      2、矿用WiFi无线通信

      1)、从实用经济角度出发,WiFi4已经足够满足实用;

      2)、从矿山井下安装出发,WiFi6天线数量最多8T8R,安装那么多天线,会不会对井下巷道机车通过有影响,如果采用2T2R和WiFi4就没区别了,如果采用4T4R和WiFi5就没区别了。

      结论

      经过以上的分析,矿用5G具有传输速率高、时延小、通话质量高等优点,但系统复杂、成本高、还未知,静候,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、通话质量低特点。智慧矿山无线通信建设,5G和WiFi6必然是个趋势,大家拭目以待吧。

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