綦麟

摘 要：根據(jù)《海事航海保障“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，我國將基本建成覆蓋全面、管理高效、服務優(yōu)質、保障及時的綜合航海保障體系。近些年來航標遙測遙控系統(tǒng)已經(jīng)在全國沿海各個航海保障中心得以推廣應用，并取得了優(yōu)異的應用成果。目前北方海區(qū)廣泛應用的航標運行信息管理系統(tǒng)主要采用的是基于4G網(wǎng)絡的TD-LTE和FDD-LTE網(wǎng)絡模式，輔以短信、AIS、北斗通訊等，實現(xiàn)對導助航設備設施的遙測遙控。5G網(wǎng)絡的部署將在近些年實現(xiàn)，本文主要探討了利用5G網(wǎng)絡升級現(xiàn)有航標遙測遙控系統(tǒng)的優(yōu)點和可能性。

關鍵詞：遙測遙控系統(tǒng) 5G網(wǎng)絡 物聯(lián)網(wǎng)

1.5G網(wǎng)絡介紹

（1）基本概念

第五代移動電話行動通信標準，通?？s寫為5G，也可以稱之為第五代移動通信技術。5G網(wǎng)絡是4G技術的延伸和發(fā)展，理論上5G網(wǎng)絡的下行速度為10Gb/s（相當于下載速度1.25GB/s）。鑒于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)當前正在高速發(fā)展，對網(wǎng)絡傳輸速度以及傳輸穩(wěn)定性等有著更高的要求，這無疑成為推動5G網(wǎng)絡發(fā)展的強力因素。

（2）技術指標

衡量5G網(wǎng)絡標志性能力的主要技術指標為用戶體驗速率，其中的關鍵技術點包括超密集組網(wǎng)、大規(guī)模天線陣列、新型多址、新型網(wǎng)絡架構和全頻譜接入等。超密集組網(wǎng)是指通過增加部署基站的密度，來實現(xiàn)數(shù)倍以至百倍量級的容量提升，是實現(xiàn)容量增長的主要手段；而大規(guī)模天線陣列對滿足系統(tǒng)速率和容量需求起到重要的支撐作用；通過對發(fā)送信號的疊加傳輸，新型多址技術可以提升系統(tǒng)的接入能力，將有效支撐5G網(wǎng)絡千億設備連接需求；新型網(wǎng)絡架構基于NFV、SDN和云計算等技術可實現(xiàn)以用戶為中心的更智能、高效、靈活、和開放的網(wǎng)絡；全頻譜接入技術通過對各類頻譜資源的有效利用，可有效緩解為了追求性能而產(chǎn)生的對頻譜資源的巨大需求。

（3）發(fā)展狀況

2017年12月21日，國際電信標準組織在3GPP RAN第78次全體會議上，正式發(fā)布了5G NR首發(fā)版本，這是全球第一個可商用部署的5G標準。

5G 網(wǎng)絡必然向著網(wǎng)絡多元化、智能化、綜合化、寬帶化的方向發(fā)展。隨著以智能手機為代表的智能終端的普及，未來移動數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的流量將呈現(xiàn)爆炸式增長，這種現(xiàn)象目前已經(jīng)凸顯。5G網(wǎng)絡技術發(fā)展的主要目標是保障終端用戶始終處于聯(lián)網(wǎng)在線狀態(tài)。5G網(wǎng)絡預想支持的設備遠遠超過智能手機的范疇——它還要提供對各種智能設備的支持。5G網(wǎng)絡代表了下一代無線網(wǎng)絡，它不僅僅是4G網(wǎng)絡的升級版，用戶對它的要求遠高于對今天的無線網(wǎng)絡。

為搶占市場以及行業(yè)話語權，當前全球多個國家以及眾多大型公司已競相投入5G網(wǎng)絡技術開發(fā)，從而促進其商業(yè)化進程發(fā)展。

2.現(xiàn)有遙測遙控系統(tǒng)介紹

（1）研發(fā)背景

2005年，交通部海事局在總結多個航標遙測遙控系統(tǒng)建設經(jīng)驗的基礎上，頒布了《海區(qū)航標遙測遙控系統(tǒng)技術規(guī)范》，明確了航標遙測遙控系統(tǒng)所應達到的基本技術要求，推動了全國航標技術的快速進步。其中煙臺航標處對原有航標燈器及附屬設備進行升級改進，配合新型航標智能燈器，開發(fā)航標運行信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)航標燈器的網(wǎng)絡化管理。

近些年來煙臺航標處自主研發(fā)成功的航標智能燈器與運行信息管理系統(tǒng)在北方海區(qū)多個航標管理單位得以推廣應用，并取得了良好的效果，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，全面提高航標運行管理水平。

（2）航標運行信息管理系統(tǒng)的構架

整個系統(tǒng)包括兩大部分，即前端航標燈器和運行信息管理系統(tǒng)。前端航標燈器包括原有燈器設備的升級改進和研制新型燈器設備兩方面內容，重點研究高透光率的適用透鏡，穩(wěn)定可靠的旋轉系統(tǒng)和大電流換泡技術，以及燈器的智能控制和數(shù)字通信技術，形成符合網(wǎng)絡化管理的智能化燈器；為滿足專業(yè)化和便捷化兩方面的要求，航標運行信息管理系統(tǒng)軟件由B/S和C/S雙構架管理平臺組成，其中B/S平臺不受地域限制，管理人員只需要輸入登錄密碼，即可動態(tài)刷新授權范圍內的航標設備、執(zhí)行基本的GIS功能，包括放大縮小、拖動、漫游、測距、比例尺等，以及航標移動軌跡歷史回放、航標歷史位置點狀平面圖、查詢統(tǒng)計匯總等功能。整個系統(tǒng)的結構框架如圖1所示。

（3）航標運行信息監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議設計

現(xiàn)有航標遙測遙控系統(tǒng)采用的4G網(wǎng)絡模式具有網(wǎng)絡覆蓋寬廣、網(wǎng)絡質量穩(wěn)定、漫游廣泛的特點與優(yōu)勢，是目前商用的通用分組無線業(yè)務，將移動通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡合二為一，通過升級原有3G網(wǎng)絡實體來實現(xiàn)。

3.可行性分析

綜上所述，5G網(wǎng)絡目前已經(jīng)有初步的商用標準制訂，其實際應用也會在幾年內得以實現(xiàn)。工信部在此前發(fā)布的《信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中明確提出，2020年作為時間節(jié)點，將啟動5G商用服務。

應用5G網(wǎng)絡升級現(xiàn)有遙測遙控系統(tǒng)有多方面的優(yōu)勢。首先是大幅度提高傳輸速率，目前試行5G網(wǎng)絡在28千兆赫（GHz）波段下傳輸速率已成功達到了1Gbps。而目前大規(guī)模商用4G- LTE服務可實現(xiàn)的傳輸速率為75Mbps。設計中5G網(wǎng)絡的傳輸速率將達到10Gbps，對比現(xiàn)有網(wǎng)絡傳輸速度可提升十幾倍乃至上百倍。不僅完全可以滿足現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸需求，也可以實現(xiàn)CCTV無線視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸，有利于加強對航標的保護和監(jiān)控，為日益增多的碰撞航標事故提供解決途徑。更高的傳輸速度也為更多傳感器的安裝提供了帶寬保障，方便進行拓展應用，可以再航標上加裝潮汐、溫濕度、氣象、生物探測等多種傳感器，便于開展更多方面的監(jiān)測監(jiān)控工作。

5G網(wǎng)絡最大的改進之處是它對各種不同的設備均能夠靈活地支持，為更多智能設備提供通用接口。這也為下一步應用于航標遙測遙控提供了硬件基礎。同時5G網(wǎng)絡采用的自組織網(wǎng)絡技術將提供更加穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)通信?；谄鋸姶蟮膸捄屯ㄓ嵞芰Γ?G網(wǎng)絡在實際上線應用之后，目前仍不成熟的物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、無人機網(wǎng)絡等概念將更加容易實現(xiàn)。5G網(wǎng)絡還將進一步應用到醫(yī)療、工業(yè)、安全等領域， 催生新的行業(yè)管理變革以及創(chuàng)新生產(chǎn)方式。實現(xiàn)升級改造后的航標遙測遙控系統(tǒng)可以增加物聯(lián)網(wǎng)內容，不僅監(jiān)控航標傳統(tǒng)的動態(tài)信息，也可實現(xiàn)航標設備從出廠到應用直到最后報廢的全套信息跟蹤，有效提高工作效率，加強物流管理。

同時應該看到實際應用5G網(wǎng)絡升級現(xiàn)有航標遙測遙控系統(tǒng)面臨部分挑戰(zhàn)。首先是雖然5G網(wǎng)絡跟現(xiàn)有《海區(qū)航標遙測遙控系統(tǒng)技術規(guī)范》不會有內容沖突，主要難度在于現(xiàn)有大量遙測遙控燈器的軟硬件升級改造，由于現(xiàn)有系統(tǒng)已經(jīng)大范圍應用，5G的升級改造會產(chǎn)生一定的費用和工作量，必須部分推進，層層展開。其次是監(jiān)管與牌照問題，在之前系統(tǒng)應用中由于電信供應商按要求實行實名制，造成部分燈器數(shù)據(jù)卡失效現(xiàn)象，在未來5G升級過程中必須考慮可能存在同樣問題，提前與網(wǎng)絡供應商協(xié)調處理，避免升級造成故障，影響航海保障工作質量。同時存在的是能源供應問題，如果大量增加監(jiān)控傳感器，增加CCTV視頻監(jiān)控設備等，勢必造成整個系統(tǒng)用電量的增加，需要配套升級航標，尤其是海上燈浮標的供電系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性。

整體來講，應用即將到來的5G升級航標遙測遙控系統(tǒng)是技術進步的必然結果，也必會為航海保障工作提供更加有力的幫助。

參考文獻：

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