淺析天津港即將步入5G時代

劉廣昭

摘要：5G，目前全球最火熱的名詞。在以大帶寬、低延時、多接入為基礎特性的5G網絡上進行智能應用已成為各行各業(yè)主要研究方向。未來世界通過5G網絡將邁進萬物互聯、資源共享、人工智能的5G時代。天津港作為服務京津冀協同發(fā)展的重要港口，進行轉型提效迫在眉睫，在這重要的轉折階段通過5G技術進行智慧港口建設勢在必行。本文分析了天津港無線網絡現狀，介紹了5G相關技術、網絡建設和智能應用技術，結合天津港主要業(yè)務對未來天津港的智慧港口建設做出相關應用展望。

關鍵字：5G時代;智慧港口;人工智能;MEC;大帶寬;低延時;多接入

1 5G通信技術概述

1.1 5G相關技術

1.1.1 5G三個基礎特性

大帶寬，（eMBB）增強型移動寬帶：5G網絡峰值速率可以達到20Gbit/s，4G網絡的峰值速率是1Gbit/s。5G的速度是4G的20倍;

高可靠低時延，（uRLLC）低時延高可靠連接： 5G網絡時延<1ms，這是自動駕駛的需求;

廣連接，（mMTC）大規(guī)模物聯網：5G網絡下每平方公里可鏈接100萬用戶[1]。

1.1.2 SA和NSA

5G網絡有SA、NSA兩種方式，SA就是獨立組網，就是端到端用5G技術組一個網，NSA就是5G非獨立組網，它和4G組到一起。

但5G的NSA只能實現了超高帶寬，只有5G的SA，也就是5G的獨立組網，才能更好地實現低時延和海量連接。也就是說，如果你要用1毫秒低時延做自動駕駛，那只有SA才能實現。

1.1.3?MEC

MEC即移動邊緣計算，就是將應用、內容、核心網部分業(yè)務處理和資源調度的功能一同部署到靠近接入側的網絡邊緣，通過業(yè)務靠近用戶處理，以及應用、內容與網絡的協同，來提供可靠的業(yè)務體驗[3]。

MEC的應用場景可以分為本地分流、數據服務、業(yè)務優(yōu)化三大類。

1.1.4?NFV

網絡功能虛擬化（Network Function Vitualization， NFV），將傳統(tǒng)網絡實體的軟硬件進行分離，對網絡功能進行了軟件化，實現了網絡硬件資源的共享，從而促成了網絡功能的快速部署及業(yè)務容量的按需靈活分配。

1.2 5G相關應用技術

1.2.1 VR（虛擬現實）

虛擬實境（Virtual Reality），簡稱VR技術，也稱靈境技術或人工環(huán)境，是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、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、沒有限制地觀察三度空間內的事物。

1.2.2 AR（增強現實）

AR便是增強現實也稱為混合現實，通過一些電腦技術將虛擬的信息應用到我們真實的世界，把虛擬物品信息與我們真實的世界疊加在一起，使兩者出現在同一個畫面或者空間中。

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、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學。

1.2.4 V2X

所謂 V2X 也就是 Vehicle To Everything，是指車與外界的信息交互，主要分為車對車、車對人和車對基站三大類。通過智能網聯汽車與外界進行信息交互，獲取更遠距離的實時路況和道路信息，提高行車安全和交通運行效率[7]。

2 5G技術下天津港智慧港口建設的應用展望

2.1 天津港未來5G網絡部署展望

2.1.1光纖管道資源和基站建設

天津港港區(qū)內所有光纖管道資源都是由天津港負責鋪設，光纖覆蓋東、北、南疆和臨港，滿足港區(qū)內所有用戶使用，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，三大運營商4G基本集中于1.8G-1.9G，未來5G會將3.4-3.6MHz的總共200MHz 帶寬平分給中國聯通和中國電信，4.8-4.9GHz可能分配給中國移動，5G頻率遠高于4G。未來5G基站建設會是4G基站的2-3倍。目前天津港已建基站數量在120個左右，要實現天津港5G信號全覆蓋，需要再建5G基站約200-400個左右。

2.1.2網絡建設

5G的基站和組網完成后只能代表5G網絡已經開通，在這張網上可以實現超高帶寬的應用，對于低延時、多接入還是無法實現。在5G網絡上使用EMC和動態(tài)切片技術，將系統(tǒng)權限下放，很多控制能力放在網絡邊緣，形成一個個局部網絡，實現低延時;針對不同的業(yè)務，切片不同的網絡資源，實現多連接;這樣就形成了滿足天津港業(yè)務需求的獨立的專網。下圖為天津港5G專網示意圖：

2.2 天津港未來智能應用

2.2.1自動化港口作業(yè)

港口裝卸業(yè)是天津港主要經營產業(yè)，利用智能監(jiān)控系統(tǒng)、安全巡視機器人、自動化裝卸系統(tǒng)、無人拖車、集裝箱鎖銷自動拆裝、智能交通、自動橋吊控制操作、智能理貨、智能閘口等應用通過5G網絡的連接應用到整個港口物流作業(yè)、運輸服務及港口管理中去，在信息全面感知和互聯的基礎上，實現港口集疏運體系、生產操作、倉庫管理、物流跟蹤、安全管理、海關監(jiān)管等方面的智能化，實現車、船、人、物與港口各功能系統(tǒng)之間無縫連接與協同聯動的智能自感知、自適應、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，通過現有的監(jiān)控系統(tǒng)、引航方式是無法滿足港內交通管理工作。利用路網分析決策系統(tǒng)、無人機、智能引航、智能機器人、無人駕駛執(zhí)法車等應用通過5G網絡實現航道管理、船舶引航、智能道路引導、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智能場景

根據不同場景和不同應用，利用5G網絡和AR/VR高清全景視頻技術進行場景參觀或安全檢查等工作，這樣可以節(jié)省時間、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結束語

綜上所述，5G時代正在以飛快的速度向我們駛來，天津港建設智慧港口必須要抓住這千載難逢的機遇，以5G技術為核心的網絡建設，則是智慧港口不可或缺的連接力量。天津港需要在5G網絡的基礎上利用MEC、網絡切片等技術建立一套屬于自己的專用網絡，同時根據自身建設、發(fā)展要求，利用智能手段應用在不同行業(yè)、不同場景和不同用戶當中，實現萬物互聯、資源共享、人工智能，加速信息與業(yè)務的全面融合，吸引物流、商流、信息流和人流等航運要素集聚，加快天津港從傳統(tǒng)港口向智慧港口轉變。

參考文獻：

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

[2] 徐直軍.5G，創(chuàng)新引領數字時代.https：//mp.weixin.qq.com/s/AfIcPZcUUR9_CXFRXd5oiA.

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

[4]魏曉蕾.5G及移動邊緣計算（MEC）學習筆記（1）. https：//blog.csdn.net/gongxifacai_believe/article/details/80804841.