原标题：5G助力智慧港航降本增效 来源：通信世界全媒体
通信世界网消息（CWW）中国有150多个沿海港口、2000多个内河港口，万吨级及以上泊位2444个；中国是全球排名第一的贸易大国，贸易量占全球的近四分之一，在世界集装箱吞吐量排名前十的港口中，中国占7个（上海、深圳、宁波、广州、青岛、天津及中国香港）。
2021年2月，国务院印发了《国家综合立体交通网规划纲要》，提出要全面推进港口和航运数字化、网络化、智能化发展，5G智慧港航因此迎来了行业发展的“政策红利”。2020年10月，中国移动“交通强国建设试点实施方案”正式获得交通运输部批复，“5G智慧港航”是三大技术及应用试点任务之一。
中国港口发展面临的主要问题是“重规模、轻效益”，港口行业普遍存在以吞吐量论排名的情况，而实际上生产效率普遍不高。借助“5G+行业应用”，可以有效解决港口行业信息化程度较低、生产效率难提升、按需定制难变通、产线流程难更替、关键设备难突破、生产安全难保障等难点。
港航5G应用分析
当前5G助力智慧港航、实现企业降本增效的典型应用场景主要有4类：一是基于新型智能终端的远程操控类场景，包括龙门吊的远程驾驶等；二是基于高清视频、影像的AR远程指导场景，包括远程设备检修等；三是基于人工智能的自动化控制场景，包括集装箱卡车的定位及无人驾驶等；四是大规模数据采集、数字建模等。
通过分析，本文总结出远程设备控制、目标与环境识别、超高清与XR（包含VR/AR等）播放、信息采集与服务4类5G共性业务，如表1所示。
表1 智慧港航的4类5G共性业务
其中，基于5G 700MHz+2.6GHz的融合组网将成为智慧港航发展的网络基石，运用5G、MEC边缘计算、AR、机器视觉等新技术能力为港口提供定制、交互、柔性的产品+服务，“5G+行业应用”的整体解决方案将加快港航业务数字化转型，助力我国智慧港航的健康可持续发展。
“5G+行业应用”助力智慧港航数字化转型
智慧港航的发展趋势必然是机器换人、以移代固、机电分离。5G的700MHz远距离覆盖（70千米）、增强移动宽带（eMBB）、低时延高可靠（uRLLC）、海量机器类通信（mMTC）等几大特性，可有效解决近海、移动性差、组网不灵活、特殊环境敷设困难等问题，突破现有无线技术在可靠性、连接密度、传输能力等方面的局限，有效满足大规模数据采集和感知、精准操控、远程控制等港航生产需要，不断提升智慧港航网络基础能力，“5G+行业应用”拓展融合创新业态，加速生产的数字化、柔性化，助力业务虚拟化、远程化。
5G 700MHz+2.6GHz打造港航新型基础设施
5G 700MHz+2.6GHz端到端融合专网方案包括5G行业核心网、无线设备、承载设备等，通过云网融合及下沉部署，实现5G港口网络本地化、数据不出港区、网络安全可控和复杂海况的低成本覆盖。同时，5G 700MHz+2.6GHz端到端融合专网整体网络架构、传输抖动性及稳定性优于传统5G单频组网，为5G靠岸引航、高清视频通话、机电、运输等提供支撑和保障，满足复杂海况（如大雾等）环境对通信网络远距离、高带宽、低时延的需求，为港航智能化打下坚实的基础。
“5G+行业应用”提升企业生产力
智慧港航5G行业典型应用包括远程操控、自动化控制、AR远程协作、大规模数据采集、生产安全分析。一方面，利用700MHz覆盖范围广（近海70千米）的特点，可在恶劣天气情况下将船舶引航进港，把船舶状态感知数据传回港口控制中心；另一方面，通过“5G+3D+AR”应用程序，对港口实施监控并优化规划。其中，700MHz+2.6GHz融合组网可降低港口5G组网建设成本40%以上。
5G网络允许大量无线设备组网通信，降低布线复杂度和难度，极大节约了智慧港航的设施空间；端到端（D2D）通信技术作为一种冗余通信技术，在5G技术条件下支持自组织网络及多跳技术，使整个网络不会因个别位置信号弱而受到干扰，进一步提升网络通信的可靠性；5G技术可以显著减少链路传输的能量损耗，提高能量使用效率，为智慧港航的绿色通信提供了技术基础；5G技术的低时延、高可靠性能以极低的通信延迟实现安全分析和追踪，提高智慧港航的安全与效率。“1+1+4”5G整体解决方案在智慧港航的全面应用，极大地提升了设施运行数据的安全性，同时可以实时、全面地监测业务运行情况，显著提升维护效率，降低维护成本。
“5G+行业应用”解决方案
港航领域主要分为航道和港口，中国移动依托高精度定位和船岸协同两大核心能力，融合“5G+AICDE”技术优势，提供“1+1+4”5G整体解决方案，即1张“5G+北斗融合”专网、1个核心平台、4个应用场景。
1张“5G+北斗融合”专网
航道专网可采用专享模式，实现船舶动态监管、航道监测与预警。港口专网可采用专享模式，下沉UPF为用户专用，也可提供数据本地处理，实现数据不出港、远程控制信号下发和多路高清视频实时回传等功能；还可根据用户需求灵活采用尊享模式，为港口用户构建专用无线网络，提供高安全性、高隔离度的定制化服务。此外，结合5G+北斗精准定位服务能力，能够给实现港口作业区车辆精准定位。
1个核心平台
智慧港航平台包括智慧航运子平台和智慧港口子平台，智慧港航平台以“3D可视化、定位精准化、智能化”为发展方向，通过专网结合三维高精地图、高精度定位、融合感知数据等多源异构数据类型，利用5G、边缘计算、北斗、AI、物联网等关键技术，实时呈现港口通信和感知网络、装卸等真实运营场景。
智慧航运子平台重点打造5G+船舶动态监管应用场景，将航运网络监控、航道、船舶、航标、水文水位及气象信息集成于一个平台，支持接入航运原有的业务系统，实现航运整体的运营监管动态可视化。
智慧港口子平台重点打造三大应用场景，包括5G+港机远控、5G+智能理货和5G+无人水平运输，将港口网络监控、码头、堆场、港机、集卡车、集装箱等信息集成于一个平台，支持接入港口原有的业务系统，实现港口整体的生产运营可视化管理和业务集中化运营。
4个应用场景
一是5G+船舶动态监管，融合5G、AR、北斗、AIS（船舶自动识别系统）、雷达等数据，实现船舶状态在视频监控画面全景动态展示，向用户提供船舶安全监控预警、船舶智能识别服务。
二是5G+港机远控，实时传输集装箱作业机械的控制指令和龙门吊上摄像头录制的视频，实现远程控制。
三是5G+智能理货，利用岸桥控制系统控制拍摄集装箱信息，实时传输视频图像，结合人工智能视觉分析技术，实现集装箱信息采集。
四是5G+无人水平运输，实时传输自动导引车的控制指令和状态信息，解决传统码头依靠司机作业的痛点，实现码头智能化改造。
青岛港5G智慧港口案例
青岛港采用“一张5G行业专网+一个核心平台+N大应用场景”的建设模式，孵化出了5G轨道吊自动化远程控制、5G智能理货、5G无人集卡车等应用场景，实现了对港口水平运输、垂直装卸系统的智慧化转型升级，在自身降本增效的同时，推动了我国5G应用的进一步发展。
项目采用以5G宏站作为港区广覆盖、以微站进行集装箱堆叠区补盲覆盖的方法，解决集装箱堆叠5G信号受阻问题，满足港口内垂直装卸和水平运输的无缝覆盖需求。
5G轨道吊自动化远程控制系统如图1所示，利用5G网络大带宽、低时延特点，将控制信号、视频、图像、语音等信息传回中心机房的服务器，对轨道吊实施自动化运行和远程监控，实现了包括自动精准定位、一键锚定安全防风、安全作业自动防撞、大车轨道系统与大车运行水平轮导向、ARMG吊具八绳自动防摇、远程控制系统以及远程全方位监测、陆侧集卡车全自动收发箱作业等功能，大大极高了设备的可靠性和自动化程度。
图1 5G轨道吊自动化远程控制系统5G智能理货系统如图2所示，系统前端通过在门机上部署球形摄像机，采集集装箱装卸作业过程中的视频，并通过AI识别技术，智能识别集装箱号、集卡车号等关键作业信息。系统传输部分使用5G网络，实现视频和信号数据的高质量、低时延传输。系统后端包含智能理货平台、手持功能PC版、TOS系统数据对接、海关数据对接、集装箱理货系统数据对接等。
图2 5G智能理货系统5G无人集卡车系统基于5G集群通信技术结合自动驾驶技术，实现集卡车全域自动驾驶、智能调度，加快智慧绿色港口建设，实现“无人集卡车+无人驾驶拖车+自动化轨道吊+远程操控桥吊”全场景自动化作业模式。方案支持车管平台调度和异常工况远程接管，单车多路高清视频回传对5G上行速率需求大于20Mbit/s、上行视频时延小于100ms、下行控制命令时延小于10ms。同时通过差分服务和高精度地图，结合激光雷达等融合定位算法，实现无人集卡车港区整体厘米级定位精度，无人集卡单车能在岸桥、轮胎吊下精准定点停车、装箱和卸箱，以及自动识别避障和远程控制等功能。
