浅析天津港即将步入5G时代
刘广昭
摘要：5G，目前全球最火热的名词。在以大带宽、低延时、多接入为基础特性的5G网络上进行智能应用已成为各行各业主要研究方向。未来世界通过5G网络将迈进万物互联、资源共享、人工智能的5G时代。天津港作为服务京津冀协同发展的重要港口，进行转型提效迫在眉睫，在这重要的转折阶段通过5G技术进行智慧港口建设势在必行。本文分析了天津港无线网络现状，介绍了5G相关技术、网络建设和智能应用技术，结合天津港主要业务对未来天津港的智慧港口建设做出相关应用展望。
关键字：5G时代;智慧港口;人工智能;MEC;大带宽;低延时;多接入
1 5G通信技术概述
1.1 5G相关技术
1.1.1 5G三个基础特性
大带宽，（eMBB）增强型移动宽带：5G网络峰值速率可以达到20Gbit/s，4G网络的峰值速率是1Gbit/s。5G的速度是4G的20倍;
高可靠低时延，（uRLLC）低时延高可靠连接：
5G网络时延<1ms，这是自动驾驶的需求;
广连接，（mMTC）大规模物联网：5G网络下每平方公里可链接100万用户[1]。
1.1.2 SA和NSA
5G网络有SA、NSA两种方式，SA就是独立组网，就是端到端用5G技术组一个网，NSA就是5G非独立组网，它和4G组到一起。
但5G的NSA只能实现了超高带宽，只有5G的SA，也就是5G的独立组网，才能更好地实现低时延和海量连接。也就是说，如果你要用1毫秒低时延做自动驾驶，那只有SA才能实现。
1.1.3 MEC
MEC即移动边缘计算，就是将应用、内容、核心网部分业务处理和资源调度的功能一同部署到靠近接入侧的网络边缘，通过业务靠近用户处理，以及应用、内容与网络的协同，来提供可靠的业务体验[3]。
MEC的应用场景可以分为本地分流、数据服务、业务优化三大类。
1.1.4 NFV
网络功能虚拟化（Network Function Vitualization， NFV），将传统网络实体的软硬件进行分离，对网络功能进行了软件化，实现了网络硬件资源的共享，从而促成了网络功能的快速部署及业务容量的按需灵活分配。
1.2 5G相关应用技术
1.2.1 VR（虚拟现实）
虚拟实境（Virtual Reality），简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
1.2.2 AR（增强现实）
AR便是增强现实也称为混合现实，通过一些电脑技术将虚拟的信息应用到我们真实的世界，把虚拟物品信息与我们真实的世界叠加在一起，使两者出现在同一个画面或者空间中。
1.2.3 AI
AI是人工智能（Artificial Intelligence）的英文缩写，人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
1.2.4 V2X
所谓 V2X 也就是 Vehicle To Everything，是指车与外界的信息交互，主要分为车对车、车对人和车对基站三大类。通过智能网联汽车与外界进行信息交互，获取更远距离的实时路况和道路信息，提高行车安全和交通运行效率[7]。
2 5G技术下天津港智慧港口建设的应用展望
2.1 天津港未来5G网络部署展望
2.1.1光纤管道资源和基站建设
天津港港区内所有光纤管道资源都是由天津港负责铺设，光纤覆盖东、北、南疆和临港，满足港区内所有用户使用，可以满足未来5G基站光纤资源要求。
基站覆盖范围和频率大小有关，三大运营商4G基本集中于1.8G-1.9G，未来5G会将3.4-3.6MHz的总共200MHz 带宽平分给中国联通和中国电信，4.8-4.9GHz可能分配给中国移动，5G频率远高于4G。未来5G基站建设会是4G基站的2-3倍。目前天津港已建基站数量在120个左右，要实现天津港5G信号全覆盖，需要再建5G基站约200-400个左右。
2.1.2网络建设
5G的基站和组网完成后只能代表5G网络已经开通，在这张网上可以实现超高带宽的应用，对于低延时、多接入还是无法实现。在5G网络上使用EMC和动态切片技术，将系统权限下放，很多控制能力放在网络边缘，形成一个个局部网络，实现低延时;针对不同的业务，切片不同的网络资源，实现多连接;这样就形成了满足天津港业务需求的独立的专网。下图为天津港5G专网示意图：
2.2 天津港未来智能应用
2.2.1自动化港口作业
港口装卸业是天津港主要经营产业，利用智能监控系统、安全巡视机器人、自动化装卸系统、无人拖车、集装箱锁销自动拆装、智能交通、自动桥吊控制操作、智能理货、智能闸口等应用通过5G网络的连接应用到整个港口物流作业、运输服务及港口管理中去，在信息全面感知和互联的基础上，实现港口集疏运体系、生产操作、仓库管理、物流跟踪、安全管理、海关监管等方面的智能化，实现车、船、人、物与港口各功能系统之间无缝连接与协同联动的智能自感知、自适应、自优化，最终使港口形成安全、高效、便捷、绿色可持续发展的形态。
2.2.2智能交通
天津港交通可分为水域交通和陆域交通。目前天津港现有水域面积336平方公里，陆域面积131平方公里，存在面积大，跨度大、管理难和人员紧张等问题，通过现有的监控系统、引航方式是无法满足港内交通管理工作。利用路网分析决策系统、无人机、智能引航、智能机器人、無人驾驶执法车等应用通过5G网络实现航道管理、船舶引航、智能道路引导、智能执法、车辆及船舶管理等方面的智能化管理，最终使港口交通形成安全、畅通、便捷、绿色的景象。
2.2.3智能场景
根据不同场景和不同应用，利用5G网络和AR/VR高清全景视频技术进行场景参观或安全检查等工作，这样可以节省时间、节省成本和降低安全事故因素，使参观和检查更安全、更全面和更便利。
3结束语
综上所述，5G时代正在以飞快的速度向我们驶来，天津港建设智慧港口必须要抓住这千载难逢的机遇，以5G技术为核心的网络建设，则是智慧港口不可或缺的连接力量。天津港需要在5G网络的基础上利用MEC、网络切片等技术建立一套属于自己的专用网络，同时根据自身建设、发展要求，利用智能手段应用在不同行业、不同场景和不同用户当中，实现万物互联、资源共享、人工智能，加速信息与业务的全面融合，吸引物流、商流、信息流和人流等航运要素集聚，加快天津港从传统港口向智慧港口转变。
参考文献：
[1] http：//m.elecfans.com/article/677421.html.
[2] 徐直军.5G，创新引领数字时代.https：//mp.weixin.qq.com/s/AfIcPZcUUR9_CXFRXd5oiA.
[3]安防网. http：//www.afzhan.com/news/detail/52867.html.
[4]魏晓蕾.5G及移动边缘计算（MEC）学习笔记（1）. https：//blog.csdn.net/gongxifacai_believe/article/details/80804841.
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