淺析天津港即將步入5G時(shí)代

劉廣昭

摘要：5G，目前全球最火熱的名詞。在以大帶寬、低延時(shí)、多接入為基礎(chǔ)特性的5G網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行智能應(yīng)用已成為各行各業(yè)主要研究方向。未來世界通過5G網(wǎng)絡(luò)將邁進(jìn)萬物互聯(lián)、資源共享、人工智能的5G時(shí)代。天津港作為服務(wù)京津冀協(xié)同發(fā)展的重要港口，進(jìn)行轉(zhuǎn)型提效迫在眉睫，在這重要的轉(zhuǎn)折階段通過5G技術(shù)進(jìn)行智慧港口建設(shè)勢(shì)在必行。本文分析了天津港無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，介紹了5G相關(guān)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和智能應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合天津港主要業(yè)務(wù)對(duì)未來天津港的智慧港口建設(shè)做出相關(guān)應(yīng)用展望。

關(guān)鍵字：5G時(shí)代;智慧港口;人工智能;MEC;大帶寬;低延時(shí);多接入

1 5G通信技術(shù)概述

1.1 5G相關(guān)技術(shù)

1.1.1 5G三個(gè)基礎(chǔ)特性

大帶寬，（eMBB）增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶：5G網(wǎng)絡(luò)峰值速率可以達(dá)到20Gbit/s，4G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率是1Gbit/s。5G的速度是4G的20倍;

高可靠低時(shí)延，（uRLLC）低時(shí)延高可靠連接： 5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)延<1ms，這是自動(dòng)駕駛的需求;

廣連接，（mMTC）大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)：5G網(wǎng)絡(luò)下每平方公里可鏈接100萬用戶[1]。

1.1.2 SA和NSA

5G網(wǎng)絡(luò)有SA、NSA兩種方式，SA就是獨(dú)立組網(wǎng)，就是端到端用5G技術(shù)組一個(gè)網(wǎng)，NSA就是5G非獨(dú)立組網(wǎng)，它和4G組到一起。

但5G的NSA只能實(shí)現(xiàn)了超高帶寬，只有5G的SA，也就是5G的獨(dú)立組網(wǎng)，才能更好地實(shí)現(xiàn)低時(shí)延和海量連接。也就是說，如果你要用1毫秒低時(shí)延做自動(dòng)駕駛，那只有SA才能實(shí)現(xiàn)。

1.1.3?MEC

MEC即移動(dòng)邊緣計(jì)算，就是將應(yīng)用、內(nèi)容、核心網(wǎng)部分業(yè)務(wù)處理和資源調(diào)度的功能一同部署到靠近接入側(cè)的網(wǎng)絡(luò)邊緣，通過業(yè)務(wù)靠近用戶處理，以及應(yīng)用、內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，來提供可靠的業(yè)務(wù)體驗(yàn)[3]。

MEC的應(yīng)用場(chǎng)景可以分為本地分流、數(shù)據(jù)服務(wù)、業(yè)務(wù)優(yōu)化三大類。

1.1.4?NFV

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（Network Function Vitualization， NFV），將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的軟硬件進(jìn)行分離，對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行了軟件化，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)硬件資源的共享，從而促成了網(wǎng)絡(luò)功能的快速部署及業(yè)務(wù)容量的按需靈活分配。

1.2 5G相關(guān)應(yīng)用技術(shù)

1.2.1 VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）

虛擬實(shí)境（Virtual Reality），簡(jiǎn)稱VR技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

1.2.2 AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）

AR便是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)也稱為混合現(xiàn)實(shí)，通過一些電腦技術(shù)將虛擬的信息應(yīng)用到我們真實(shí)的世界，把虛擬物品信息與我們真實(shí)的世界疊加在一起，使兩者出現(xiàn)在同一個(gè)畫面或者空間中。

1.2.3 AI

AI是人工智能（Artificial Intelligence）的英文縮寫，人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。

1.2.4 V2X

所謂 V2X 也就是 Vehicle To Everything，是指車與外界的信息交互，主要分為車對(duì)車、車對(duì)人和車對(duì)基站三大類。通過智能網(wǎng)聯(lián)汽車與外界進(jìn)行信息交互，獲取更遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)路況和道路信息，提高行車安全和交通運(yùn)行效率[7]。

2 5G技術(shù)下天津港智慧港口建設(shè)的應(yīng)用展望

2.1 天津港未來5G網(wǎng)絡(luò)部署展望

2.1.1光纖管道資源和基站建設(shè)

天津港港區(qū)內(nèi)所有光纖管道資源都是由天津港負(fù)責(zé)鋪設(shè)，光纖覆蓋東、北、南疆和臨港，滿足港區(qū)內(nèi)所有用戶使用，可以滿足未來5G基站光纖資源要求。

基站覆蓋范圍和頻率大小有關(guān)，三大運(yùn)營(yíng)商4G基本集中于1.8G-1.9G，未來5G會(huì)將3.4-3.6MHz的總共200MHz 帶寬平分給中國聯(lián)通和中國電信，4.8-4.9GHz可能分配給中國移動(dòng)，5G頻率遠(yuǎn)高于4G。未來5G基站建設(shè)會(huì)是4G基站的2-3倍。目前天津港已建基站數(shù)量在120個(gè)左右，要實(shí)現(xiàn)天津港5G信號(hào)全覆蓋，需要再建5G基站約200-400個(gè)左右。

2.1.2網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

5G的基站和組網(wǎng)完成后只能代表5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開通，在這張網(wǎng)上可以實(shí)現(xiàn)超高帶寬的應(yīng)用，對(duì)于低延時(shí)、多接入還是無法實(shí)現(xiàn)。在5G網(wǎng)絡(luò)上使用EMC和動(dòng)態(tài)切片技術(shù)，將系統(tǒng)權(quán)限下放，很多控制能力放在網(wǎng)絡(luò)邊緣，形成一個(gè)個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)低延時(shí);針對(duì)不同的業(yè)務(wù)，切片不同的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)多連接;這樣就形成了滿足天津港業(yè)務(wù)需求的獨(dú)立的專網(wǎng)。下圖為天津港5G專網(wǎng)示意圖：

2.2 天津港未來智能應(yīng)用

2.2.1自動(dòng)化港口作業(yè)

港口裝卸業(yè)是天津港主要經(jīng)營(yíng)產(chǎn)業(yè)，利用智能監(jiān)控系統(tǒng)、安全巡視機(jī)器人、自動(dòng)化裝卸系統(tǒng)、無人拖車、集裝箱鎖銷自動(dòng)拆裝、智能交通、自動(dòng)橋吊控制操作、智能理貨、智能閘口等應(yīng)用通過5G網(wǎng)絡(luò)的連接應(yīng)用到整個(gè)港口物流作業(yè)、運(yùn)輸服務(wù)及港口管理中去，在信息全面感知和互聯(lián)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)港口集疏運(yùn)體系、生產(chǎn)操作、倉庫管理、物流跟蹤、安全管理、海關(guān)監(jiān)管等方面的智能化，實(shí)現(xiàn)車、船、人、物與港口各功能系統(tǒng)之間無縫連接與協(xié)同聯(lián)動(dòng)的智能自感知、自適應(yīng)、自優(yōu)化，最終使港口形成安全、高效、便捷、綠色可持續(xù)發(fā)展的形態(tài)。

2.2.2智能交通

天津港交通可分為水域交通和陸域交通。目前天津港現(xiàn)有水域面積336平方公里，陸域面積131平方公里，存在面積大，跨度大、管理難和人員緊張等問題，通過現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)、引航方式是無法滿足港內(nèi)交通管理工作。利用路網(wǎng)分析決策系統(tǒng)、無人機(jī)、智能引航、智能機(jī)器人、無人駕駛執(zhí)法車等應(yīng)用通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)航道管理、船舶引航、智能道路引導(dǎo)、智能執(zhí)法、車輛及船舶管理等方面的智能化管理，最終使港口交通形成安全、暢通、便捷、綠色的景象。

2.2.3智能場(chǎng)景

根據(jù)不同場(chǎng)景和不同應(yīng)用，利用5G網(wǎng)絡(luò)和AR/VR高清全景視頻技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景參觀或安全檢查等工作，這樣可以節(jié)省時(shí)間、節(jié)省成本和降低安全事故因素，使參觀和檢查更安全、更全面和更便利。

3結(jié)束語

綜上所述，5G時(shí)代正在以飛快的速度向我們駛來，天津港建設(shè)智慧港口必須要抓住這千載難逢的機(jī)遇，以5G技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，則是智慧港口不可或缺的連接力量。天津港需要在5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上利用MEC、網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)建立一套屬于自己的專用網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)根據(jù)自身建設(shè)、發(fā)展要求，利用智能手段應(yīng)用在不同行業(yè)、不同場(chǎng)景和不同用戶當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)、資源共享、人工智能，加速信息與業(yè)務(wù)的全面融合，吸引物流、商流、信息流和人流等航運(yùn)要素集聚，加快天津港從傳統(tǒng)港口向智慧港口轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)：

[1] http：//m.elecfans.com/article/677421.html.

[2] 徐直軍.5G，創(chuàng)新引領(lǐng)數(shù)字時(shí)代.https：//mp.weixin.qq.com/s/AfIcPZcUUR9_CXFRXd5oiA.

[3]安防網(wǎng). http：//www.afzhan.com/news/detail/52867.html.

[4]魏曉蕾.5G及移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）學(xué)習(xí)筆記（1）. https：//blog.csdn.net/gongxifacai_believe/article/details/80804841.