視角·觀點┃煤科院李晨鑫副研究員：面向礦山行業的5G通信標準化進展

2025年08月27日 11:31 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

煤礦智能化信息基礎設施是支撐煤礦智能化建設快速發展的重要組成部分。2020年八部委《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》、2024年《國家能源局關于進一步加快煤礦智能化建設促進煤炭高質量發展的通知》等文件均對煤礦智能化信息基礎設施及其應用提出了具體要求。

5G技術以其大帶寬、低時延和高可靠性等特點，成為煤礦信息基礎設施建設的關鍵方向。礦山生產環境的復雜性和特殊性，決定了其在專網組網、井下受限空間傳輸、上行傳輸和控制交互等方面具有特定的技術需求，需要針對性制定礦山5G通信的專用技術標準，從而滿足與公眾網絡不同的應用場景和安全技術要求。

文章來源：《智能礦山》2025年第8期“視角·觀點”欄目

第一作者：李晨鑫，副研究員，博士，現任煤炭科學技術研究院有限公司二級首席專家、裝備分院智慧礦山研究所所長，中國通信標準化協會“5G礦山行業專網子工作組”副組長，國家知識產權局中國專利審查技術專家，中國煤炭科工集團青年拔尖人才，第三十三屆孫越崎青年科技獎獲得者。E-mail：lichenxin@ccrise.cn

作者單位：煤炭科學技術研究院有限公司；中國移動通信有限公司研究院；中信科移動通信技術有限公司；華為技術有限公司；中興通訊股份有限公司；上海山源電子科技股份有限公司；中國信息通信研究院

引用格式：李晨鑫，賀胤杰，張龍，等.面向礦山行業的 5G 通信標準化進展[J].智能礦山，2025，6(8)：8-13.

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國家礦山安監局、國家能源局針對礦山行業5G相關的國家標準、中國礦安/安全及能源行業標準進行了系統性規劃，相關的礦山5G系統、設備、測試相關標準目前正在起草制定或者批準發布過程中。安標國家礦用產品安全標志中心最早制定了《煤礦5G通信系統安全技術要求（試行）》及《煤礦5G通信系統安全標志管理方案（試行）》，作為指導性規范規定了礦用5G通信系統安標審核發放的基本原則。

礦山行業5G系統設備研發主要執行礦山行業相關的國家標準、礦安/安全及能源行業標準，上述標準側重對礦山5G的安全使用、功能要求和系統技術要求進行定義，但對于底層通信技術協議的要求則主要引用中國通信行業標準中有關5G的標準。

為確保礦山5G基礎通信模塊的研發能夠充分適配礦山通信的需求，有效符合礦山行業所執行的相關5G國家標準、礦安/安全及能源行業標準的技術要求和行業應用需求，中國通信行業標準的中國通信標準化協會，發起成立了5G礦山行業專網子工作組，設立在無線技術委員會的移動通信工作組之下，開展面向礦山行業的5G專網通信標準體系研究及系列中國通信行業標準制定工作。

筆者系統分析了礦山5G通信技術特點，全面梳理當前能源、安全、通信領域的礦山5G標準化進展，為礦山5G通信技術研究、設備研制提供全面系統性的標準參考。

面向礦山行業的5G專網通信標準需求分析

1.1 面向礦山行業的5G專網應用場景

礦山開采分為露天開采和地下開采2種方式。在露天礦環境中，山石墜落易引起開采人員傷亡。井工礦存在高溫、高濕、粉塵等因素，煤礦井下還存在瓦斯等爆炸性氣體，信號需要在井下受限空間進行傳輸，設備工作環境及通信環境復雜。礦山生產企業需要通過建設智能礦山信息基礎設施，構建智能化信息高速傳輸通道，支撐少人化、無人化應用場景落地，提升礦山生產效率及安全管控能力。

5G技術依托其大帶寬、低時延、高可靠的傳輸能力，可有效支撐智能礦山信息基礎設施的建設和信道高速通道的構建。5G在露天礦的主要應用包括無人礦用卡車、礦用機械遠控、高精度定位、邊坡監測、無人機巡檢、運輸礦料輸送帶巡檢以及礦區環境與氣象監測預警等場景。5G在井工礦應用包括生產裝備遠控、無人化巡檢、AI高清視頻監測、設備信息采集等場景。通過上述應用，實現減人提效增安。

1.2 面向礦山行業的5G專網通信技術需求

（1）專網組網需求

礦山5G需要對礦區內的生產、管理、經營等數據進行閉環管控，結合礦山安全生產相關系統連續穩定運行的需求，需要進行專網組網，以確保礦山5G通信系統能夠獨立組網、獨立運行實現數據的安全閉環管理。

目前礦山專網組網方式主要包括2類，即礦山5G獨立專網組網和礦山5G混合專網組網。礦山5G獨立專網組網具備獨立性和自主可控性，通過在礦井內部署獨立的5G核心網，提高數據安全性和業務處理效率，目前形成了煤炭集團級大規模專網組網和礦井獨立專網組網兩類架構。礦山5G混合專網組網方案則是將專網通信資源與公眾電信網絡資源進行整合，重用運營商的核心網控制面，降低初始投資和維護成本。

（3）覆蓋增強需求

露天礦5G通信系統支撐無人礦用卡車等高安全性的智能應用需求，需要實現網聯式數據交互與系統聯動控制，無線信號需要實現無縫覆蓋。

地下礦的無線傳輸環境是封閉受限空間，煤礦井下還需要滿足GB 3836.1要求的6 W無線射頻功率的技術要求，在5G大帶寬無線頻段傳輸、功率譜密度顯著下降、無線覆蓋能力顯著受限的情況下，需要優先考慮低頻覆蓋和多頻融合組網技術，利用1 GHz以下的低頻段進行覆蓋可以有效減少信號傳播損耗，從而有效提升無線覆蓋能力、減少基站數量、降低建設與維護成本。

（3）上行傳輸需求

礦山業務涉及海量現場數據回傳，包括多路高清視頻數據實時上傳分析、多類裝備數據實時監測上傳、多路傳感器數據實時監控上傳等，對5G網絡的上行速率和上行容量提出了更高要求。針對礦山行業5G專網網絡制式標準化、設備低功耗、輕量化的原則，應針對靈活幀結構、補償上行、載波聚合、雙連接等上行增強技術，通過調整上下行速率、配置單獨頻譜資源、復用基站和信道資源，來滿足更高的數據上行傳輸容量需求。

（4）交互控制需求

露天礦的無人礦用卡車、礦用機械遠控和地下礦的生產裝備遠控、無人化巡檢等應用，都需要實現交互控制信息傳輸，滿足現場監視數據的大帶寬傳輸，以及遠控控制數據的低時延傳輸，需要構建5G點對點傳輸控制鏈路，并滿足監視、控制雙向數據的差異化傳輸需求。

（5）功能拓展需求

面向智能化應用的礦山5G無線通信系統，除要支撐數據傳輸和通信功能外，還需要拓展通信以外的設備功能。現階段可通過多模塊集成的方式，以礦用5G為核心，通過模塊化擴展的方式融合礦用UWB、WiFi模塊，實現定位功能集成并拓展通信鏈路，實現一站多系統、一網多功能，降低網絡綜合部署成本。

未來隨著3GPP定位、直連通聯等協議的標準制定和設備研發，進一步需要實現單一3GPP信號體制的通信定位一體化，拓展礦山5G功能，并進一步具備直連通信能力，滿足自動駕駛車聯網、裝備鄰近控制等更低時延的專用鏈路通信需求。

1.3 面向礦山行業的5G專網通信標準需求

礦山5G在專網組網、覆蓋增強、上行傳輸、交互控制和功能拓展方面存在特定需求，同時綜合基站設備和多模態終端設備也具有與常規公眾電信網絡不同的設備形態。因此，公眾電信網絡的5G標準不能完全滿足礦山5G的傳輸和應用需求，需要梳理標準化現狀，研究礦山5G標準體系，需要通過開展系統的中國通信行業標準5G礦山行業專網通信標準制定，使之對礦山行業執行的礦用5G通信相關國家標準、礦安/安全行業標準和能源行業標準具有更好的基礎支撐作用。

為此，筆者全面梳理現有礦山行業5G標準和公眾電信網絡5G標準，并結合面向礦山行業的5G專網通信標準體系的研究進展，從網絡系統架構、細分場景應用技術要求、專網建設與使用規范的總體技術要求、系統設備技術要求等方面，總結了礦山5G專網通信標準的制定計劃。

面向礦山行業的5G專網相關標準現狀

2.1 礦山行業及團體5G標準現狀

國內礦山行業5G標準主要由國家礦山安全監察局、國家能源局、安標國家礦用產品安全標志中心有限公司、中國煤炭工業協會及中國安全生產協會等機構制定，從煤礦及金屬非金屬礦山的5G通信系統技術規范、設備部署、數據共享、通信系統安全以及設備接入等各個方面對5G在礦山行業中的應用進行了規范，重點在于5G設備部署及管理使用規范，形成了礦山5G設備研發的技術規范，但未涉及礦山5G底層通信協議的針對性優化適配。其中，安標國家礦用產品安全標志中心有限公司正在牽頭組織起草的煤礦井下5G通信系統技術規范、金屬非金屬地下礦山5G通信系統技術規范等中國礦安行業標準將對煤礦井下、金屬非金屬地下礦山的5G通信系統組網架構、功能要求及性能指標等作出系統性要求，NB/T 11546-2024煤礦用5G通信系統通用技術條件等系列中國能源行業標準主要對井下5G適用的無線頻段及對應傳輸指標，從單設備和系統級層面，提出了系統傳輸能力、傳輸時延等詳細指標要求和測試方法，上述礦安行業標準和能源行業標準將成為礦山5G系統設備研發的所要遵循的核心技術標準。礦山領域5G方面的行業標準及團體標準現狀見表1。

表1 礦山5G行業及團體標準現狀

2.2 中國通信標準化協會5G通信標準現狀

礦山5G通信行業標準需要以公眾電信網絡5G標準為基本依據，開展針對性研究和專用標準制定。

中國通信標準化協會在無線標準技術委員會TC5制定了公眾電信網絡5G通信系列標準，并在2021年起針對礦山5G應用場景和需求架構，以工業互聯網技術委員會TC13為主，開展了總體標準制定，為礦山5G專用通信標準制定奠定了基礎。

（1）TC5公眾電信網絡5G標準

TC5無線技術委員會的公眾電信網絡5G標準基于3GPP國際標準，根據國內運營市場需求、產業進展和頻率規劃，明確體系范疇并確定關鍵技術參數、功能要求和性能指標等，形成符合我國應用需求和產業能力的5G標準體系，支撐5G產業發展。具體實施方面，基于3GPP Release版本分階段制定，用3個階段完成5G能力三角構建，從第4階段啟動5G-A標準制定。

第1階段基于R15，重點制定eMBB場景的行標，定義了5G網絡的基本功能和特性，主要包括網絡切片、語音業務（EPS FallBack 和 VoNR）、能力開放、邊緣計算等；第2階段基于R16，在增強eMBB的基礎上，增加制定URLLC場景的內容；第3階段基于R17，在增強eMBB和URLLC的基礎上，增加制定mMTC（RedCap）場景的內容；第4階段基于R18&R19，研究5G-A。

截至2024年8月31日，TC5公眾電信網絡5G標準共報批59項，發布50項，其中第1階段標準報批35項，發布32項；第2階段標準立項27項，報批22項，發布17項；第3階段標準計劃立項20項，報批2項，發布1項；第4階段開展研究課題6項。

（2）TC13等礦山行業5G標準

TC13工業互聯網技術委員會針對礦山的5G+工業互聯網應用場景和總體技術要求制定了系列行業標準，TC10 WG5物聯網技術工作委員會車聯網工作組與TC9 WG1電磁環境與安全防護技術工作委員會電信設備的電磁環境工作組，也對礦山5G遠程遙控駕駛以及電磁兼容方面的標準作了補充。目前制定的標準主要覆蓋了礦山5G+工業互聯網場景架構、基站與終端的設備架構與總體技術要求、信息安全和電磁兼容要求，形成了礦山5G應用和系統組網、設備總體設計的標準依據。

中國通信標準化協會TC13等技術委員會的礦山5G應用場景及總體功能要求等方面的標準進展情況見表2。

表2 中國通信標準化協會TC13等礦山行業5G標準進展

根據對現有公眾電信網絡的5G標準以及礦山行業的5G專網標準的系統梳理，目前已經具備了5G無線基礎通信、礦山行業5G應用場景、5G系統設備安全應用等標準化的基礎，尚需針對適用于面向礦山行業的5G專網的無線通信標準進行增強制定，以滿足面向礦山行業的5G專網的標準化需求。

面向礦山行業的5G專網通信標準體系

3.1 總體架構

為推動礦山5G技術的適用性技術優化，筆者所在單位發起，在中國通信標準化協會TC5無線技術委員會WG9移動通信工作組成立了“5G礦山行業專網子工作組（SWG5）”，開展面向礦山行業的5G專網通信標準體系的研究制定工作（項目號2023B142），結合梳理的標準化需求和相關標準現狀，按照TC5 WG9 SWG5成立的主要工作范圍，提出了面向礦山行業的5G專網標準體系，內容主要包括2個部分。

（1）總體部分，包括系統總體標準、細分場景應用標準、規劃仿真標準、測試驗收標準、運維管理標準。

（2）系統設備部分，包括基站設備標準、終端設備標準。

面向礦山行業的5G專網通信標準體系總體架構如圖1所示。

圖1 面向礦山行業的5G專網通信標準體系

3.2 標準規劃

（1）系統總體部分

分別針對地下煤礦、露天煤礦、非煤礦山3類場景，研究和定義5G礦山行業專網的主要應用場景和需求，規范網絡系統架構并定義無線側關鍵技術，確保各部分協調運作，滿足整體系統的需求。

（2）細分場景應用部分

針對礦山行業的特定應用場景，如生產裝備遠程控制、露天礦自動駕駛、地下礦自動駕駛，通過研究底層通信技術來定義系統架構，形成細化場景依據，制定具體的技術標準和操作規范，以確保在不同場景下5G專網的高效應用。

（3）仿真、測試、運維部分

明確仿真技術在各類礦山環境中的應用范圍和評估指標，優化網絡架構，減少實際部署風險；制定測試驗收標準，涵蓋礦山專網的網絡性能、信號覆蓋、設備兼容性等方面；建立完善的運維管理標準，包括礦山專網的實時監控標準、故障排除流程和系統優化規范，確保網絡的長期穩定運行。

（4）基站設備部分

針對井工和露天煤礦特色需求，制定基站在這些場景下相較于公網基站的差異化技術要求和測試方法，包括安全防爆、基帶單元、匯聚單元、遠端單元、外接天線等硬件技術要求和幀結構配置、接納控制、預調度、網絡切片等功能特性技術要求。

（5）終端設備部分

分別針對終端、CPE、5G模組、直連通信終端、定位終端等設備類型制定差異化的技術要求和測試方法，包括設備的安全防爆、環境適應性、無線功率等硬件技術要求和傳輸速率、時延、定位精度、能效管理等功能特性技術要求。

礦山5G專網系列中國通信行業標準將按照《面向礦山行業的5G專網通信標準體系》開展分階段制定工作，形成適配礦山通信傳輸需求和業務應用需求的專用通信標準，滿足礦山5G獨立組網、覆蓋增強、上行傳輸、交互控制和功能拓展的需求，將對礦山行業所制定和執行的礦用5G通信相關國家標準、礦安/安全行業標準和能源行業標準起到更好的基礎支撐作用，從而推動礦山5G技術研究與推廣應用，具體標準規劃見表3。

表3 面向礦山行業的5G專網通信標準體系規劃

總結

（1）礦山生產環境復雜，依托5G的大帶寬、低時延、高可靠通信能力，構建智能礦山高速信息傳輸通道，是支撐智能化應用落地、實現減人提效增安的關鍵技術手段。礦山5G通信需求與公眾電信網絡5G存在明顯差異，在構建專網組網架構、開展無線覆蓋增強、提升上行傳輸能力、構建交互控制傳輸通道方面擁有特定需求。需要開展針對性的礦山5G通信標準研究制定。

（2）礦山領域的礦安、能源行業/團體標準以及安全審核發放的技術規范，從礦山5G通信系統的技術要求、設備部署、數據共享、通信系統安全以及設備接入和使用管理等方面開展了標準化工作，形成了礦山5G設備研發應用的技術規范，但需要涉及礦山5G底層通信協議的進行針對性優化適配。

（3）中國通信行業標準歸口單位中國通信標準化協會，在TC5無線技術委員會WG9移動通信工作組成立了“5G礦山行業專網子工作組（SWG5）”，制定了面向礦山行業的5G專網通信標準體系、形成標準規劃，已經啟動了總體技術要求、基站技術要求和礦山生產裝備遠控應用技術要求的標準制定，將分階段重新制定礦山5G底層通信技術優化改進的通信行業標準，需要礦山通信設備廠商、科研單位、生產企業與通信行業聯合，聚焦開展針對礦山特殊需求的5G通信底層技術標準制定，實現對礦山行業所制定和執行的礦用5G通信相關國家標準、礦安/安全行業標準和能源行業標準起到更好的基礎支撐作用，有效拓展礦山5G應用規模，充分實現礦山5G技術高效應用。

致謝

面向礦山行業的5G通信標準化的推進過程中，得到了多方面的支持和指導，在此感謝中國通信標準化協會秘書處、參與編制礦山5G標準體系的成員單位和專家、以及5G礦山行業專網子工作組（SWG5）全體成員單位。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業最重要的科技窗口與學術交流陣地，也是行業最大最權威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領域產學研用新進展的綜合性技術刊物。

主編：王國法院士

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