上行5G优化案例：超级上行全球首商用，助力5G 海螺智能工厂多业务多场景智能升级

超级上行全球首商用助力5G+海螺智能工厂多业务多场景智能升级

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目录

一、 中国电信应用超级上行方案的价值. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1.1中国电信应用超级上行的背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1.2超级上行带给中国电信的价值分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1.3超级上行的原理浅析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

二、海螺集团5G智能化升级项目背景与业务挑战. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.1背景打造安徽首个流程制造行业的5G智能工厂形成可复制样板. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.2智能工厂升级需求与挑战. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

 厂区墙厚衰减大. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

 室内穿透需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

 矿区地形复杂多变. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

 无线布网需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

 上行性能需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

 覆盖与移动性需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

 容量需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

三、超级上行方案测试与性能结果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.1超级上行商用试点项目测试概况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.2测试情况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

地下传送车间+职工办公室. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

堆料车间+地下传送车间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

地下传送车间+电力调度室. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

地下传送车间极差 +电力调度室. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

地下传送车间极差 +电力调度室. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

四、超级上行商业应用价值. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

五、总结及推广. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

应用价值2超级上行更高体验满足实时监控在移动和弱覆盖场景的正常作业. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

应用价值3超级上行不新增站点保障道路和作业区域的有效连续覆盖及性能提升. . . . . . . . . . . . . . .17

应用价值4繁昌矿区多场景多用户验证超级上行提升多业务顺畅并发数量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

超级上行全球首商用助力5G+海螺智能工厂多业务多

场景智能升级

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【摘要】海螺集团作为全球水泥制造领军企业全国最大的建材企业集团之一积极采用智能化、信息化技术促进传统产业转型升级率先建成了国内首个全流程水泥制造智能工厂。 2019年6月海螺集团与中国电信安徽公司签署战略合作协议成立了“智能制造5G创新实验室” 双方联合华为公司在XX、 XX海螺水泥厂开展5G创新应用试点。三个“世界500强”企业在安徽大地上携手打开5G智能制造的未来之门。战略合作协议签订以来安徽电信与华为公司深度参与了海螺集团水泥智能工厂建设多项成果已落地应用基于5G网络在水泥矿山开采、运输、水泥生产各环节运作效率得以进一步提升尤其部署了超级上行技术更好地保障了企业关键业务对无线网络带宽、时延、覆盖等性能的高要求。

【关键字】 5G、超级上行、 2.1GHz

【业务类别】 5G、优化方法

一、 中国电信应用超级上行方案的价值

中国电信应用超级上行的背景

中国电信在4G时代的2B业务领域一直有很大的优势其2B业务的收入占比在中国三家运营商中排名首位。 电信的5 G战略之一是部署SA架构继续大力拓展2B行业市场。而5G时代2B的业务特点之一是要求网络具备上行广覆盖和大带宽、 E2E低时延的能力。

而当前中国电信的C-band频谱具备以下劣势

 第一和运营商M的B41频段相比 电信的C-band属于更高频覆盖更小需要建的站点数更多

 第二 电信的C-band不是FDD频段时延相对较长

这些劣势会阻碍中国电信快速发展2B业务。

超级上行带给中国电信的价值分析

当前中国电信的Sub-3G2.1GHz频谱具备以下优势

 第一属于FDD低频覆盖比C-band更广

 第二 FDD包括上下行天然比TDD的时延更短

 第三现网2.1GHzLTE网络相对轻载全国2.1Ghz的站点占全部LTE站点的比例大约10%该频谱的可利用空间很大

综上所述如果把Sub-3G 2.1G的优势和C-band结合起来使用则可以助力中国电信在

2B领域取得广覆盖、大带宽、低时延等的竞争优势。

超级上行的原理浅析

超级上行的价值总结一下有三方面近点处提升上行容量和体验证上行速率提升约20%~60%远点处提升上行覆盖上行速率提升约2~4倍时延缩短全时隙调度RTT时延降低30%。

1) 近点处提升上行容量和体验

从频谱资源上行有效带宽的角度来看在没有使用“超级上行”时 3.5G按照7:3的时隙配比 100MHz的上行有效带宽是30MHz每10个时隙中有7个时隙无频谱资源用于上行使用“超级上行”后这7个时隙可以使用2.1G FDD的上行资源用于NR上行 因此如果2.1G FDD有20MHz带宽则20*70%=14MHz的上行有效带宽可用于NR上行。综合而言总共有30MHz 3.5G和14MHz 2.1G的资源可用于NR上行。上行的容量和体验大幅提升。

2) 1.3.2远点处提升上行覆盖

GHz作为低频覆盖比3.5GHz更广相当于同样的边缘距离2.1GHz的上行

边缘速率比3.5GHz的上行边缘速率更高。此时超级上行相当于我司另一个特性

3) 时延缩短

每次基站和手机通话前都必须先完成ACK信息确认。在没有使用“超级上行”时下行发出信息后必须等待多个时隙才能接收上行信息时延较大。使用“超级上行”后下行信息基于3.5G频谱资源发出后可以通过2.1G上行很快接收上行信息时延大幅减少。

二、海螺集团5G智能化升级项目背景与业务挑战

背景打造安徽首个流程制造行业的5G智能工厂形成可复制样板

海螺集团作为全球水泥制造领军企业全国最大的建材企业集团之一积极采用智能化、信息化技术促进传统产业转型升级率先建成了国内首个全流程水泥制造智能工厂。 2019年6月海螺集团与中国电信安徽公司签署战略合作协议成立了“智能制造5G创新实验室” 双方联合华为公司在XX、 XX海螺水泥厂开展5G创新应用试点。三个“世界500强”企业在安徽大地上携手打开5G智能制造的未来之门。

安徽电信、海螺集团5G协议签署

智能工厂升级需求与挑战

工厂环境复杂对5G覆盖和移动性要求高 厂区墙厚衰减大

 水泥塔几十公分墙厚衰减严重

 环境严苛粉尘、高温

 室内穿透需求

 办公室区域有大量室内业务应用

 部分地下车间环境恶劣粉尘噪音需要巡检/监控

 矿区地形复杂多变

 矿山道路随开采不断变化越来越复杂

 矿山随开采深度不断增加导致矿车被山体三面包围信号覆盖挑战大 无限移动作业场景无人机巡检、无人驾驶矿车、远程挖掘等

 无线布网需求

 有限移动作业场景堆料、捡料设备来回有限范围移动传统转盘方式操作麻烦光纤磨损严重易缠绕需频繁更换

 有线布网问题监控指标越来越多如温度、震动频率等传感器增多布线越来越复杂管控维护难度加大增加维护成本和安全隐患

 工业WiFi可靠性低存在干扰容量有限

应用场景选取及网络需求

 上行性能需求

 矿区面积大且地形复杂人力爆破警戒效率低耗时费力

 大型机械焊点松动人力巡检不便远距离观测准确度低

 水泥裂纹巡检超高清视频有助提高效率和识别精确度

 覆盖与移动性需求

 无人驾驶矿车进入试点阶段实时视频及远程控制保障安全生产提升效率

 堆料车间、码头大型移动设备有高清视频监控需求有线部署不便

 石灰石等水利原材料开采环境较恶劣人员现场工作难度大急需矿山机械的远程

操控对网络有高可靠、低时延需求

 容量需求

 智能化改造大规模推进上行容量能否满足

XX厂为例 9台挖掘机 45台矿车 1台无人机 60余个摄像

为了满足海螺业务需求安徽电信和华为共同提出“超级上行”解决海螺痛点助力海螺智能工厂多业务多场景智能升级超级上行可实现TDD/FDD频谱协同高频/低频互补 时域/频域聚合进一步提升网络的上行带宽能力 降低时延为垂直行业应用提供更好的发展空间。

三、超级上行方案测试与性能结果

安徽电信携手华为在XXXX完成3个站点连续覆盖下的超级上行网络验证对超级上行的网络规划、站点选取、设备升级以及超级上行完整的测试用例进行了验证完成了室外单站测试验证、室外多站连片测试验证、室外覆盖室内性能验证满足超级上行各种使用场景为超级上行的商用做好的充分的准备。

超级上行商用试点项目测试概况

+海螺智能工厂多业务多场景智能升级

测试情况

单用户性能测试

近中点速率提升40Mbps增益提升17%~80%远点增益提升100%~400% 繁昌矿区定点测试场景

 繁昌矿区定点测试场景