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，來提供可靠的業務體驗[3]。

MEC的應用場景可以分為本地分流、數據服務、業務優化三大類。

1.1.4?NFV

網絡功能虛擬化（Network Function Vitualization， NFV），將傳統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和動態切片技術，將系統權限下放，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

港口裝卸業是天津港主要經營產業，利用智能監控系統、安全巡視機器人、自動化裝卸系統、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、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、海關監管等方面的智能化，實現車、船、人、物與港口各功能系統之間無縫連接與協同聯動的智能自感知、自適應、自優化，最終使港口形成安全、高效、便捷、綠色可持續發展的形態。

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，通過現有的監控系統、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、無人機、智能引航、智能機器人、無人駕駛執法車等應用通過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，這樣可以節省時間、節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、發展要求，利用智能手段應用在不同行業、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.