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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
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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

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