视角·观点┃煤科院李晨鑫副研究员：面向矿山行业的5G通信标准化进展

2025年08月27日 11:31 智能矿山杂志责编：戚金荣作者：智能矿山杂志

煤矿智能化信息基础设施是支撑煤矿智能化建设快速发展的重要组成部分。2020年八部委《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》、2024年《国家能源局关于进一步加快煤矿智能化建设促进煤炭高质量发展的通知》等文件均对煤矿智能化信息基础设施及其应用提出了具体要求。

5G技术以其大带宽、低时延和高可靠性等特点，成为煤矿信息基础设施建设的关键方向。矿山生产环境的复杂性和特殊性，决定了其在专网组网、井下受限空间传输、上行传输和控制交互等方面具有特定的技术需求，需要针对性制定矿山5G通信的专用技术标准，从而满足与公众网络不同的应用场景和安全技术要求。

文章来源：《智能矿山》2025年第8期“视角·观点”栏目

第一作者：李晨鑫，副研究员，博士，现任煤炭科学技术研究院有限公司二级首席专家、装备分院智慧矿山研究所所长，中国通信标准化协会“5G矿山行业专网子工作组”副组长，国家知识产权局中国专利审查技术专家，中国煤炭科工集团青年拔尖人才，第三十三届孙越崎青年科技奖获得者。E-mail：lichenxin@ccrise.cn

作者单位：煤炭科学技术研究院有限公司；中国移动通信有限公司研究院；中信科移动通信技术有限公司；华为技术有限公司；中兴通讯股份有限公司；上海山源电子科技股份有限公司；中国信息通信研究院

引用格式：李晨鑫，贺胤杰，张龙，等.面向矿山行业的 5G 通信标准化进展[J].智能矿山，2025，6(8)：8-13.

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国家矿山安监局、国家能源局针对矿山行业5G相关的国家标准、中国矿安/安全及能源行业标准进行了系统性规划，相关的矿山5G系统、设备、测试相关标准目前正在起草制定或者批准发布过程中。安标国家矿用产品安全标志中心最早制定了《煤矿5G通信系统安全技术要求（试行）》及《煤矿5G通信系统安全标志管理方案（试行）》，作为指导性规范规定了矿用5G通信系统安标审核发放的基本原则。

矿山行业5G系统设备研发主要执行矿山行业相关的国家标准、矿安/安全及能源行业标准，上述标准侧重对矿山5G的安全使用、功能要求和系统技术要求进行定义，但对于底层通信技术协议的要求则主要引用中国通信行业标准中有关5G的标准。

为确保矿山5G基础通信模块的研发能够充分适配矿山通信的需求，有效符合矿山行业所执行的相关5G国家标准、矿安/安全及能源行业标准的技术要求和行业应用需求，中国通信行业标准的中国通信标准化协会，发起成立了5G矿山行业专网子工作组，设立在无线技术委员会的移动通信工作组之下，开展面向矿山行业的5G专网通信标准体系研究及系列中国通信行业标准制定工作。

笔者系统分析了矿山5G通信技术特点，全面梳理当前能源、安全、通信领域的矿山5G标准化进展，为矿山5G通信技术研究、设备研制提供全面系统性的标准参考。

面向矿山行业的5G专网通信标准需求分析

1.1 面向矿山行业的5G专网应用场景

矿山开采分为露天开采和地下开采2种方式。在露天矿环境中，山石坠落易引起开采人员伤亡。井工矿存在高温、高湿、粉尘等因素，煤矿井下还存在瓦斯等爆炸性气体，信号需要在井下受限空间进行传输，设备工作环境及通信环境复杂。矿山生产企业需要通过建设智能矿山信息基础设施，构建智能化信息高速传输通道，支撑少人化、无人化应用场景落地，提升矿山生产效率及安全管控能力。

5G技术依托其大带宽、低时延、高可靠的传输能力，可有效支撑智能矿山信息基础设施的建设和信道高速通道的构建。5G在露天矿的主要应用包括无人矿用卡车、矿用机械远控、高精度定位、边坡监测、无人机巡检、运输矿料输送带巡检以及矿区环境与气象监测预警等场景。5G在井工矿应用包括生产装备远控、无人化巡检、AI高清视频监测、设备信息采集等场景。通过上述应用，实现减人提效增安。

1.2 面向矿山行业的5G专网通信技术需求

（1）专网组网需求

矿山5G需要对矿区内的生产、管理、经营等数据进行闭环管控，结合矿山安全生产相关系统连续稳定运行的需求，需要进行专网组网，以确保矿山5G通信系统能够独立组网、独立运行实现数据的安全闭环管理。

目前矿山专网组网方式主要包括2类，即矿山5G独立专网组网和矿山5G混合专网组网。矿山5G独立专网组网具备独立性和自主可控性，通过在矿井内部署独立的5G核心网，提高数据安全性和业务处理效率，目前形成了煤炭集团级大规模专网组网和矿井独立专网组网两类架构。矿山5G混合专网组网方案则是将专网通信资源与公众电信网络资源进行整合，重用运营商的核心网控制面，降低初始投资和维护成本。

（3）覆盖增强需求

露天矿5G通信系统支撑无人矿用卡车等高安全性的智能应用需求，需要实现网联式数据交互与系统联动控制，无线信号需要实现无缝覆盖。

地下矿的无线传输环境是封闭受限空间，煤矿井下还需要满足GB 3836.1要求的6 W无线射频功率的技术要求，在5G大带宽无线频段传输、功率谱密度显著下降、无线覆盖能力显著受限的情况下，需要优先考虑低频覆盖和多频融合组网技术，利用1 GHz以下的低频段进行覆盖可以有效减少信号传播损耗，从而有效提升无线覆盖能力、减少基站数量、降低建设与维护成本。

（3）上行传输需求

矿山业务涉及海量现场数据回传，包括多路高清视频数据实时上传分析、多类装备数据实时监测上传、多路传感器数据实时监控上传等，对5G网络的上行速率和上行容量提出了更高要求。针对矿山行业5G专网网络制式标准化、设备低功耗、轻量化的原则，应针对灵活帧结构、补偿上行、载波聚合、双连接等上行增强技术，通过调整上下行速率、配置单独频谱资源、复用基站和信道资源，来满足更高的数据上行传输容量需求。

（4）交互控制需求

露天矿的无人矿用卡车、矿用机械远控和地下矿的生产装备远控、无人化巡检等应用，都需要实现交互控制信息传输，满足现场监视数据的大带宽传输，以及远控控制数据的低时延传输，需要构建5G点对点传输控制链路，并满足监视、控制双向数据的差异化传输需求。

（5）功能拓展需求

面向智能化应用的矿山5G无线通信系统，除要支撑数据传输和通信功能外，还需要拓展通信以外的设备功能。现阶段可通过多模块集成的方式，以矿用5G为核心，通过模块化扩展的方式融合矿用UWB、WiFi模块，实现定位功能集成并拓展通信链路，实现一站多系统、一网多功能，降低网络综合部署成本。

未来随着3GPP定位、直连通联等协议的标准制定和设备研发，进一步需要实现单一3GPP信号体制的通信定位一体化，拓展矿山5G功能，并进一步具备直连通信能力，满足自动驾驶车联网、装备邻近控制等更低时延的专用链路通信需求。

1.3 面向矿山行业的5G专网通信标准需求

矿山5G在专网组网、覆盖增强、上行传输、交互控制和功能拓展方面存在特定需求，同时综合基站设备和多模态终端设备也具有与常规公众电信网络不同的设备形态。因此，公众电信网络的5G标准不能完全满足矿山5G的传输和应用需求，需要梳理标准化现状，研究矿山5G标准体系，需要通过开展系统的中国通信行业标准5G矿山行业专网通信标准制定，使之对矿山行业执行的矿用5G通信相关国家标准、矿安/安全行业标准和能源行业标准具有更好的基础支撑作用。

为此，笔者全面梳理现有矿山行业5G标准和公众电信网络5G标准，并结合面向矿山行业的5G专网通信标准体系的研究进展，从网络系统架构、细分场景应用技术要求、专网建设与使用规范的总体技术要求、系统设备技术要求等方面，总结了矿山5G专网通信标准的制定计划。

面向矿山行业的5G专网相关标准现状

2.1 矿山行业及团体5G标准现状

国内矿山行业5G标准主要由国家矿山安全监察局、国家能源局、安标国家矿用产品安全标志中心有限公司、中国煤炭工业协会及中国安全生产协会等机构制定，从煤矿及金属非金属矿山的5G通信系统技术规范、设备部署、数据共享、通信系统安全以及设备接入等各个方面对5G在矿山行业中的应用进行了规范，重点在于5G设备部署及管理使用规范，形成了矿山5G设备研发的技术规范，但未涉及矿山5G底层通信协议的针对性优化适配。其中，安标国家矿用产品安全标志中心有限公司正在牵头组织起草的煤矿井下5G通信系统技术规范、金属非金属地下矿山5G通信系统技术规范等中国矿安行业标准将对煤矿井下、金属非金属地下矿山的5G通信系统组网架构、功能要求及性能指标等作出系统性要求，NB/T 11546-2024煤矿用5G通信系统通用技术条件等系列中国能源行业标准主要对井下5G适用的无线频段及对应传输指标，从单设备和系统级层面，提出了系统传输能力、传输时延等详细指标要求和测试方法，上述矿安行业标准和能源行业标准将成为矿山5G系统设备研发的所要遵循的核心技术标准。矿山领域5G方面的行业标准及团体标准现状见表1。

表1 矿山5G行业及团体标准现状

2.2 中国通信标准化协会5G通信标准现状

矿山5G通信行业标准需要以公众电信网络5G标准为基本依据，开展针对性研究和专用标准制定。

中国通信标准化协会在无线标准技术委员会TC5制定了公众电信网络5G通信系列标准，并在2021年起针对矿山5G应用场景和需求架构，以工业互联网技术委员会TC13为主，开展了总体标准制定，为矿山5G专用通信标准制定奠定了基础。

（1）TC5公众电信网络5G标准

TC5无线技术委员会的公众电信网络5G标准基于3GPP国际标准，根据国内运营市场需求、产业进展和频率规划，明确体系范畴并确定关键技术参数、功能要求和性能指标等，形成符合我国应用需求和产业能力的5G标准体系，支撑5G产业发展。具体实施方面，基于3GPP Release版本分阶段制定，用3个阶段完成5G能力三角构建，从第4阶段启动5G-A标准制定。

第1阶段基于R15，重点制定eMBB场景的行标，定义了5G网络的基本功能和特性，主要包括网络切片、语音业务（EPS FallBack 和 VoNR）、能力开放、边缘计算等；第2阶段基于R16，在增强eMBB的基础上，增加制定URLLC场景的内容；第3阶段基于R17，在增强eMBB和URLLC的基础上，增加制定mMTC（RedCap）场景的内容；第4阶段基于R18&R19，研究5G-A。

截至2024年8月31日，TC5公众电信网络5G标准共报批59项，发布50项，其中第1阶段标准报批35项，发布32项；第2阶段标准立项27项，报批22项，发布17项；第3阶段标准计划立项20项，报批2项，发布1项；第4阶段开展研究课题6项。

（2）TC13等矿山行业5G标准

TC13工业互联网技术委员会针对矿山的5G+工业互联网应用场景和总体技术要求制定了系列行业标准，TC10 WG5物联网技术工作委员会车联网工作组与TC9 WG1电磁环境与安全防护技术工作委员会电信设备的电磁环境工作组，也对矿山5G远程遥控驾驶以及电磁兼容方面的标准作了补充。目前制定的标准主要覆盖了矿山5G+工业互联网场景架构、基站与终端的设备架构与总体技术要求、信息安全和电磁兼容要求，形成了矿山5G应用和系统组网、设备总体设计的标准依据。

中国通信标准化协会TC13等技术委员会的矿山5G应用场景及总体功能要求等方面的标准进展情况见表2。

表2 中国通信标准化协会TC13等矿山行业5G标准进展

根据对现有公众电信网络的5G标准以及矿山行业的5G专网标准的系统梳理，目前已经具备了5G无线基础通信、矿山行业5G应用场景、5G系统设备安全应用等标准化的基础，尚需针对适用于面向矿山行业的5G专网的无线通信标准进行增强制定，以满足面向矿山行业的5G专网的标准化需求。

面向矿山行业的5G专网通信标准体系

3.1 总体架构

为推动矿山5G技术的适用性技术优化，笔者所在单位发起，在中国通信标准化协会TC5无线技术委员会WG9移动通信工作组成立了“5G矿山行业专网子工作组（SWG5）”，开展面向矿山行业的5G专网通信标准体系的研究制定工作（项目号2023B142），结合梳理的标准化需求和相关标准现状，按照TC5 WG9 SWG5成立的主要工作范围，提出了面向矿山行业的5G专网标准体系，内容主要包括2个部分。

（1）总体部分，包括系统总体标准、细分场景应用标准、规划仿真标准、测试验收标准、运维管理标准。

（2）系统设备部分，包括基站设备标准、终端设备标准。

面向矿山行业的5G专网通信标准体系总体架构如图1所示。

图1 面向矿山行业的5G专网通信标准体系

3.2 标准规划

（1）系统总体部分

分别针对地下煤矿、露天煤矿、非煤矿山3类场景，研究和定义5G矿山行业专网的主要应用场景和需求，规范网络系统架构并定义无线侧关键技术，确保各部分协调运作，满足整体系统的需求。

（2）细分场景应用部分

针对矿山行业的特定应用场景，如生产装备远程控制、露天矿自动驾驶、地下矿自动驾驶，通过研究底层通信技术来定义系统架构，形成细化场景依据，制定具体的技术标准和操作规范，以确保在不同场景下5G专网的高效应用。

（3）仿真、测试、运维部分

明确仿真技术在各类矿山环境中的应用范围和评估指标，优化网络架构，减少实际部署风险；制定测试验收标准，涵盖矿山专网的网络性能、信号覆盖、设备兼容性等方面；建立完善的运维管理标准，包括矿山专网的实时监控标准、故障排除流程和系统优化规范，确保网络的长期稳定运行。

（4）基站设备部分

针对井工和露天煤矿特色需求，制定基站在这些场景下相较于公网基站的差异化技术要求和测试方法，包括安全防爆、基带单元、汇聚单元、远端单元、外接天线等硬件技术要求和帧结构配置、接纳控制、预调度、网络切片等功能特性技术要求。

（5）终端设备部分

分别针对终端、CPE、5G模组、直连通信终端、定位终端等设备类型制定差异化的技术要求和测试方法，包括设备的安全防爆、环境适应性、无线功率等硬件技术要求和传输速率、时延、定位精度、能效管理等功能特性技术要求。

矿山5G专网系列中国通信行业标准将按照《面向矿山行业的5G专网通信标准体系》开展分阶段制定工作，形成适配矿山通信传输需求和业务应用需求的专用通信标准，满足矿山5G独立组网、覆盖增强、上行传输、交互控制和功能拓展的需求，将对矿山行业所制定和执行的矿用5G通信相关国家标准、矿安/安全行业标准和能源行业标准起到更好的基础支撑作用，从而推动矿山5G技术研究与推广应用，具体标准规划见表3。

表3 面向矿山行业的5G专网通信标准体系规划

总结

（1）矿山生产环境复杂，依托5G的大带宽、低时延、高可靠通信能力，构建智能矿山高速信息传输通道，是支撑智能化应用落地、实现减人提效增安的关键技术手段。矿山5G通信需求与公众电信网络5G存在明显差异，在构建专网组网架构、开展无线覆盖增强、提升上行传输能力、构建交互控制传输通道方面拥有特定需求。需要开展针对性的矿山5G通信标准研究制定。

（2）矿山领域的矿安、能源行业/团体标准以及安全审核发放的技术规范，从矿山5G通信系统的技术要求、设备部署、数据共享、通信系统安全以及设备接入和使用管理等方面开展了标准化工作，形成了矿山5G设备研发应用的技术规范，但需要涉及矿山5G底层通信协议的进行针对性优化适配。

（3）中国通信行业标准归口单位中国通信标准化协会，在TC5无线技术委员会WG9移动通信工作组成立了“5G矿山行业专网子工作组（SWG5）”，制定了面向矿山行业的5G专网通信标准体系、形成标准规划，已经启动了总体技术要求、基站技术要求和矿山生产装备远控应用技术要求的标准制定，将分阶段重新制定矿山5G底层通信技术优化改进的通信行业标准，需要矿山通信设备厂商、科研单位、生产企业与通信行业联合，聚焦开展针对矿山特殊需求的5G通信底层技术标准制定，实现对矿山行业所制定和执行的矿用5G通信相关国家标准、矿安/安全行业标准和能源行业标准起到更好的基础支撑作用，有效拓展矿山5G应用规模，充分实现矿山5G技术高效应用。

致谢

面向矿山行业的5G通信标准化的推进过程中，得到了多方面的支持和指导，在此感谢中国通信标准化协会秘书处、参与编制矿山5G标准体系的成员单位和专家、以及5G矿山行业专网子工作组（SWG5）全体成员单位。

编辑丨李莎

审核丨赵瑞

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《智能矿山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦矿山智能化领域产学研用新进展的综合性技术刊物。

主编：王国法院士

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