矿用5G和防爆AP的探索

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*。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160MHZ，天线数量多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*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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