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        淺析天津港即將步入5G時代

        2021-01-21 08:13:34劉廣昭
        家園·電力與科技 2021年14期
        關鍵詞:天津港時延港口

        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(wǎng)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(wǎng)絡將邁進萬物互聯(lián)、資源共享、人工智能的5G時代。天津港作為服務京津冀協(xié)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(wǎng)絡現(xiàn)狀,介紹了5G相關技術、網(wǎng)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(wǎng)絡峰值速率可以達到20Gbit/s,4G網(wǎng)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(wǎng)絡時延<1ms,這是自動駕駛的需求;

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

        1.1.2 SA和NSA

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

        但5G的NSA只能實現(xiàn)了超高帶寬,只有5G的SA,也就是5G的獨立組網(wǎng),才能更好地實現(xiàn)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(xiàn)。

        1.1.3?MEC

        MEC即移動邊緣計算,就是將應用、內容、核心網(wǎng)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(wǎng)絡邊緣,通過業(yè)務靠近用戶處理,以及應用、內容與網(wǎng)絡的協(xié)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(shù)據(jù)服務、業(yè)務優(yōu)化三大類。

        1.1.4?NFV

        網(wǎng)絡功能虛擬化(Network Function Vitualization, NFV),將傳統(tǒng)網(wǎng)絡實體的軟硬件進行分離,對網(wǎng)絡功能進行了軟件化,實現(xiàn)了網(wǎng)絡硬件資源的共享,從而促成了網(wǎng)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(xiàn)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(xiàn)實)

        AR便是增強現(xiàn)實也稱為混合現(xiàn)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(xiàn)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(wǎng)聯(lián)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(wǎng)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(lián)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(shù)量在120個左右,要實現(xiàn)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(wǎng)絡建設

        5G的基站和組網(wǎng)完成后只能代表5G網(wǎng)絡已經開通,在這張網(wǎng)上可以實現(xiàn)超高帶寬的應用,對于低延時、多接入還是無法實現(xiàn)。在5G網(wǎng)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(wǎng)絡邊緣,形成一個個局部網(wǎng)絡,實現(xiàn)低延時;針對不同的業(yè)務,切片不同的網(wǎng)絡資源,實現(xiàn)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(wǎng)。下圖為天津港5G專網(wǎng)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(wǎng)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(lián)的基礎上,實現(xiàn)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(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(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交通管理工作。利用路網(wǎng)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(wǎng)絡實現(xiàn)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(jù)不同場景和不同應用,利用5G網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡的基礎上利用MEC、網(wǎng)絡切片等技術建立一套屬于自己的專用網(wǎng)絡,同時根據(jù)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(xiàn)萬物互聯(lián)、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(shù)字時代.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及移動邊緣計算(MEC)學習筆記(1). https://blog.csdn.net/gongxifacai_believe/article/details/80804841.

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