留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

多接入边缘计算在智慧矿山网络中应用分析

刘海鹏 周淑秋

刘海鹏,周淑秋. 多接入边缘计算在智慧矿山网络中应用分析[J]. 工矿自动化,2022,48(3):26-31.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021100004
引用本文: 刘海鹏,周淑秋. 多接入边缘计算在智慧矿山网络中应用分析[J]. 工矿自动化,2022,48(3):26-31.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021100004
LIU Haipeng, ZHOU Shuqiu. Application analysis of multi-access edge computing in intelligent mine network[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(3):26-31.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021100004
Citation: LIU Haipeng, ZHOU Shuqiu. Application analysis of multi-access edge computing in intelligent mine network[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(3):26-31.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021100004

多接入边缘计算在智慧矿山网络中应用分析

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021100004
基金项目: 中国劳动关系学院校级科研一般项目(22XYJS025);教育部第二批新工科研究与实践项目(E-XTYR20200608)。
详细信息
    作者简介:

    刘海鹏(1975-),男,吉林舒兰人,讲师,博士,主要研究方向为煤矿网络通信与移动通信技术,E-mail:huipuliu@163.com

    通讯作者:

    周淑秋(1967-),女,山东微山人,教授,博士,主要研究方向为计算机仿真和虚拟现实技术,E-mail:zhoushuqiu@126.com

  • 中图分类号: TD655

Application analysis of multi-access edge computing in intelligent mine network

  • 摘要: 针对当前矿山网络软硬件设备种类繁多、制式复杂、资源共享率低,网络升级改造困难,因上下行传输带宽受限、服务总时延过长而导致垂直业务需求无法得到满足等问题,提出在矿山网络中引入多接入边缘计算(MEC)技术,为实现智慧矿山提供支撑。针对智慧矿山视频监控类、时延敏感类、连接类业务,探讨了MEC应用模式,分析了MEC支持多种协议和设备接入特性,指出MEC是基于现有井下多种协议和设备提供融合管控的唯一选择,是为用户提供端到端、无差别高质量服务的最佳解决方案。建立了基于业务需求的矿山网络计算树模型,将其演进发展划分为Pre−5G、5G、Beyond−5G(6G) 3个阶段,分析了各阶段的主要特征和标志性技术,以及负载均衡性、业务移动性、数据安全性、可扩展性、一体化特性等业务特性,指出各特性在第1阶段最差,在第3阶段最优,但距离实现硬件设备真正通用、接口完全标准化的目标还存在差距。结合计算树模型,提出了一种智慧矿山网络MEC部署模型,指出该模型基于深度为2的三级扁平化结构,能够充分发挥各级节点的边缘计算能力,在兼顾各节点负载均衡的同时动态选择任务卸载策略,从而完成高效任务协同,且各节点功能可根据地面/井下实际情况按需取舍、灵活调配,适用于智慧矿山建设的各个阶段。

     

  • 图  1  矿山网络计算树演进

    Figure  1.  Computing tree evolution of mine network

    图  2  智慧矿山网络MEC部署模型

    Figure  2.  MEC deployment model in smart mine network

    表  1  3个阶段业务特性对比

    Table  1.   Comparison of system characteristics in three stages

    特性第1阶段第2阶段第3阶段
    负载均衡性
    业务移动性
    数据安全性
    可扩展性
    一体化特性
    下载: 导出CSV
  • [1] 王国法,王虹,任怀伟,等. 智慧煤矿2025情景目标和发展路径[J]. 煤炭学报,2018,43(2):295-305.

    WANG Guofa,WANG Hong,REN Huaiwei,et al. 2025 scenarios and development path of intelligent coal mine[J]. Journal of China Coal Society,2018,43(2):295-305.
    [2] 国家能源局 国家矿山安全监察局关于印发《煤矿智能化建设指南(2021年版)》的通知[EB/OL]. [2021-09-12]. http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-06/19/content_5619502.htm.

    Circular of the National Energy Administration and the National Mine Safety Administration on the issuance of The guide to intelligent coal mine construction(2021 edition) [EB/OL]. [2021-09-12]. http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-06/19/content_5619502.htm.
    [3] 王国法,赵国瑞,胡亚辉. 5G技术在煤矿智能化中的应用展望[J]. 煤炭学报,2020,45(1):16-23.

    WANG Guofa,ZHAO Guorui,HU Yahui. Application prospect of 5G technology in coal mine intelligence[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(1):16-23.
    [4] 霍振龙,张袁浩. 5G通信技术及其在煤矿的应用构想[J]. 工矿自动化,2020,46(3):1-5.

    HUO Zhenlong,ZHANG Yuanhao. 5G communication technology and its application conception in coal mine[J]. Industry and Mine Automation,2020,46(3):1-5.
    [5] 王国法,任怀伟,庞义辉,等. 煤矿智能化(初级阶段)技术体系研究与工程进展[J]. 煤炭科学技术,2020,48(7):1-27.

    WANG Guofa,REN Huaiwei,PANG Yihui,et al. Research and engineering progress of intelligent coal mine technical system in early stages[J]. Coal Science and Technology,2020,48(7):1-27.
    [6] ETSI GS MEC 003 V2.1.1 ( 2019-01) Mobile edge computing(MEC); framework and reference architecture[S].
    [7] 葛世荣,胡而已,裴文良. 煤矿机器人体系及关键技术[J]. 煤炭学报,2020,45(1):455-463.

    GE Shirong,HU Eryi,PEI Wenliang. Classification system and key technology of coal mine robot[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(1):455-463.
    [8] 孙继平,陈晖升. 智慧矿山与5G和WiFi6[J]. 工矿自动化,2019,45(10):1-4.

    SUN Jiping,CHEN Huisheng. Smart mine with 5G and WiFi6[J]. Industry and Mine Automation,2019,45(10):1-4.
    [9] 3GPP TR 33.813 Study on security aspects of network slicing enhancement(release 16) V16. 0.0[S].
    [10] FOUKAS X,PATOUNAS G,ELMOKASHFI A,et al. Network slicing in 5G: survey and challenges[J]. IEEE Communications Magazine,2017,55(5):94-100. doi: 10.1109/MCOM.2017.1600951
    [11] 张帆,葛世荣,李闯. 智慧矿山数字孪生技术研究综述[J]. 煤炭科学技术,2020,48(7):168-176.

    ZHANG Fan,GE Shirong,LI Chuang. Research summary on digital twin technology for smart mines[J]. Coal Science and Technology,2020,48(7):168-176.
    [12] 中国电信. 中国电信5G定制网产品手册[EB/OL]. [2021-09-10]. https://wenku.baidu.com/view/a941071f7-20abb68a98271fe910ef12d2bf9a976.html.

    China Telecom. Product manuals of the China Telecom 5G custom network[EB/OL]. [2021-09-10]. https://wenku.baidu.com/view/b7a50a88a4c30c2259010202074-0be1e640ecc13.html.
    [13] 中国联通. 中国联通5G行业专网白皮书[EB/OL]. [2021-09-10]. https://wenku.baidu.com/view/b7a50a88a-4c30c22590102020740be1e640ecc13.html.

    China Unicom. White book of the China Unicom 5G private network[EB/OL]. [2021-09-10]. https://wenku.baidu.com/view/b7a50a88a4c30c22590102020740be1e6-40ecc13.html.
    [14] 中国移动. 中国移动5G行业专网技术白皮书V1.0[EB/OL]. [2021-09-10]. https://wenku.baidu.com/view/6bf2cb6ea01614791711cc7931b765ce04087a19.html.

    China Mobile. White book of the China Mobile 5G private network technology V1.0[EB/OL]. [2021-09-10]. https://wenku.baidu.com/view/6bf2cb6ea016147917-11cc7931b765ce04087a19.html.
    [15] 中兴通讯. 5G智慧矿山网络解决方案白皮书[EB/OL]. [2021-09-10]. https://res-www.zte.com.cn/mediares/zte/Files/PDF/white_book/202010140913.

    ZTE. White book of 5G smart mine network solution[EB/OL]. [2021-09-10]. https://res-www.zte.com.cn/mediares/zte/Files/PDF/white_book/202010140913.
    [16] 李宏刚,王云鹏,廖亚萍,等. 无人驾驶矿用运输车辆感知及控制方法[J]. 北京航空航天大学学报,2019,45(11):2335-2344.

    LI Honggang,WANG Yunpeng,LIAO Yaping,et al. Perception and control method of driverless mining vehicle[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2019,45(11):2335-2344.
  • 加载中
图(2) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  264
  • HTML全文浏览量:  43
  • PDF下载量:  46
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-08
  • 录用日期:  2022-03-07
  • 修回日期:  2022-03-06
  • 网络出版日期:  2022-03-10

目录

    /

    返回文章
    返回