多接入边缘计算在智慧矿山网络中应用分析

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。