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5G 引领智慧航运发展

作者:陈祥燕整理   发布时间:2019年06月25日    浏览量:2036   字体大小:  A+   A- 

 

2019年6月6日,工信部正式发放5G商用牌照。5G商用的帷幕拉开,一场前所未有的技术浪潮将随之袭来。5G将不仅仅满足于消费互联网领域的提升,在更多行业应用领域即将打开新局面。

5G技术概述

5G是一种新的无线通信接口协议。5G 作为第5 代移动通信技术(见表1),拥有超高移动、超高流量密度、超高连接数密度、超低能耗等特性,可实现每平方公里百万级终端连接能力,5G 的推进,将跃升消费领域的数字化体验,推动产业全面数字化,有望成为新一轮科技浪潮的引擎。

通俗来讲,就是5G让现在已有的先进技术突破了一个应用上的技术障碍,应用更加自如,那么它们的叠加会产生巨大的经济效益,在此基础上,技术更成熟的应用又将催生出更多的先进技术研发,使得科技进步能够实现又一次提速。

表1移动通信系统发展(1G 到5G)

 

1G

2G

3G

4G

5G

成熟年代

1980

1990

2000

2010

2020

特征

模拟传输

数字传输

数字传输

移动互联

万物互联

应用场景

一般语音传输

低速数据业务

移动多媒体

移动互联网

万物互联网

关键技术

频多分址

时多分址

码多分址

正交频多分址多入多出

一组关键技术

5G的商用进程

国内大部分研究报告的结论认为:从设备商5G 进度和运营商5G 推进进度来看,中国属于世界领先地位。从运营商5G 推进进度看,全球5G 正式进入“竞速”阶段(见图1)。美国、韩国最为积极,2018 年年底已实现部分城市5G 预商用;日本、英国均计划2019 年提供5G 服务;法国、德国、加拿大等5G 商用时间为2020 年~2021 年。中国在5G 推进方面扮演着举足轻重的角色,按照IMT-2020(5G)推进组的计划,基本确定了2018 年进行重点城市的5G 试点(中国移动“5+12 城”,中国联通“16 城”,中国电信“6+6 城”),2019 年预商用,2020 年正式商用。

图1 主要国家5G 商用时间

数据来源:艾媒咨询聚合数据系统据库

 

5G和航运结合现状

5G智慧码头”

1.青岛港

2019年02月,中国联通联合爱立信、青岛港和振华重工在青岛港新前湾自动化码头成功实现了基于5G连接,日前青岛港成功完成了基于5G的自动岸桥吊车控制操作,实现了通过无线网络抓取和运输集装箱。

“智慧港口”对通信连接有短时延、大带宽、高可靠性等严苛要求,自动化码头的大型特种作业设备的通信系统要满足控制信息和多路视频信息同步、可靠传输。如采用传统的光纤通信手段,其在移动设备上需要设计专门的随动机构,这会造成设备结构复杂,制造、运行和维护的成本比较高。

5G技术所具备的低时延、大带宽、大容量特性,为青岛港解决自动化设备的通讯问题提供了全新方案。经过多轮技术攻关,青岛港成功实现了毫秒级延时的工业控制信号与多路高清摄像头视频数据在5G网络混合承载,支持实际生产中对自动岸桥吊车的无线控制和视频回传,性能表现稳定。

2.粤港澳大湾区

2019年6月,招商局港口集团有限公司协同中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司、华为技术有限公司在海星码头创建了港口行业第一个5G智慧创新实验室。

招商港口致力于加强智慧港口建设,应用码头吊机远程控制技术、自动驾驶技术、5G通信技术、IOT、AI、大数据等技术把海星集装箱码头打造成为高度智能化的码头,同时形成传统集装箱码头整体智能化、自动化改造的解决方案。

主要将拥有的特征包括:一是全面感知。现场设备、设施及作业数据利用传感器实现全面数字化,通过物联网/无线网实时传输,数据集成实现全面感知。二是广泛互联。通过云计算、移动互联网技术,使港口相关方随时利用多种终端最大限度优化整合。三是高度共享。通过数据信息、设施设备、运输工具等共享解决信息部队称造成的资源浪费。四是自主装卸。根据分派的作业任务,设备自主识别作业对象、作业目的,高效安全地完成装卸作业任务。五是全方位可视,使得码头生产作业的宏观态势和局部细节一览无余。六是智能决策,基于全面感知和作业信息,为优化生产经营提供智能决策支持。

3. 天津港

2018年年底,天津港与天津联通、中兴通讯和主线科技联合召开“5G&MEC智慧港口行业应用联合发布会”,标志着5G&MEC智慧港口应用在天津港成功落地。在5G技术的支撑下,智慧港口也将迈进新的发展阶段,以上各方将在天津港进一步开展5G&MEC技术合作。自此,天津港全面开启智慧港口建设。

天津港、天津联通、中兴通讯和主线科技将根据港口业务和信息化需求,在车辆数据、视频数据、激光点云数据回传、车路协同功能,以及拖车引导系统等方面开展密切合作,全面提升港口作业效率。

天津港重点研究项目将是无人驾驶集装箱卡车。天津港携手中兴通讯、中国铁塔和主线科技在基于5G的智慧港口应用方面进行了积极的探索,打造全球首个在5G网络下的全景远程监控视频回传的无人驾驶智能集装箱卡车示范项目。该项目结合联通5G网络大带宽及低时延特性,通过无人驾驶智能集装箱卡车的全景高清视频,对无人集装箱卡车进行远程实时监控,为无人集装箱卡车远程遥控驾驶提供技术保障,满足了港区无人集装箱卡车异常时人工远程遥控驾驶车辆的需求,提升了无人集装箱卡车的安全和管理能力。

除此之外,天津港通过采用联通MEC港口解决方案,实现了货物单兵查验业务试点,解决了原有港口区域无线覆盖不足、延时较大、速率较小等问题,提升了查验人员的检验效率和问题跟踪速度。

4.武汉

与此同时,近日在装备制造产业对接专场会上,湖北三环智能科技有限公司、武汉联合发展港有限公司、联通智网科技有限公司签署《智慧港口合作框架协议》,共同在花山港打造全国首个5G智慧港口。

5G+船舶制造”

2019年5月,江苏移动南通分公司联合招商局邮轮制造有限公司、爱立信(中国)通信有限公司,在南通海门招商重工基地成功开通5G基站,实现了招商局邮轮海门厂区的5G网络全覆盖。项目将探索基于船舶智慧设计及维护的5G+AR辅助生产应用,即在5G网络下,通过可视化增强现实信息的叠加,进行远程设备安装维护、快速巡检、设备交互等操作。此外,合作还将研究厂区无人机巡视方案及更多制造场景的5G应用部署。

许多大型船舶制造企业也正在酝酿5G应用的战略。江南造船在《智能制作战略规划》(2019~2021)中,确定了数字造船、智能晋级、工业互联三大领域。

5G无人船”

云洲智能打造的5G无人船在“2019年世界移动通信大会”上一枝独秀,独领风骚。展位上,现场演示的云洲5G无人船搭载高清摄像头、水质采样设备及在线检测仪的设备,可以采集水域信息,自动绘制水质分布图、生成采样报告及检测报告。

依托5G通信技术极高速率、极大容量和极低时延三大明显优势,辅以遍布水域的水质监测传感器以及远程控制的机械臂污水取样设备,云洲5G无人船可以实现水域信息高清视频实时回传、VR后端演示、水质监测、无人船远程控制应用以及自动驾驶控制,彻底改变传统水文测量、水质采样监测、暗管探测和环境执法巡逻等水生态环境监测监管模式,使水环境监测治理无人化和智能化,有效增强数据精准度,降低成本,提高工作效率。

5G未来对航运的影响

通过以上整理的应用案例可以看出,5G在航运领域的应用已经如火如荼的展开。在5G几大特性的加持下,更多应用场景就会应运而生。

业内的一些专家、学者、管理人员,对于5G在航运领域的应用进行了展望:

一艘来港船舶上有多少标箱、每箱有多少货物、船舶靠泊的位置、船公司与码头的交互配合作业等信息的传输,目前还是以传统方式进行。但在超低时延和用户体验速率稳定的5G网络环境中,各种以“人—物”连接为中心的远程控制类应用将会脱颖而出。5G远程控制类应用与水运船舶、码头深度融合,能够整体提升我国水运产业服务质量和价值,会产生很多“杀手级”应用,如超视距联网无人机、AI视频监控、自动装卸和无人导航等。

利用联网无人机对港口水道航线、基础设施、电力线路和环境等进行超视距密集巡检和安防是港口无人机应用的趋势之一。飞翔于各大港口与码头的传统无人机必须通过遥控器对其进行操控,受遥控器无线射频信号覆盖所限,无人机飞行距离较短,不能满足超视距和大范围的飞行。通过5G网络,技术人员能够在超视距范围内长时间、长距离地控制无人机飞行轨迹和路线,其搭载的高清摄像头能通过网络回传超高清视频,这将是未来“无人港口”的无人机发展的趋势。试想一下 ,未来港口的工作人员坐在电脑前 ,轻点鼠标就能远距离操作无人机完成预定任务。但超视距联网无人机对网络带宽要求很高,对移动性和时延也有一定要求 ,5G技术能为无人机大规模应用提供4G所不具备的能力。

 

我国内河近海航道情况复杂,人为因素导致的船舶的碰撞乃至造成沉没事故时有发生。因此,高级自动驾驶就成为货轮远程安全驾驶最行之有效的方式。通过利用超声波传感器、声纳探测仪、图像传感器、激光雷达和毫米波雷达等多种探测手段,使船舶具备全方位的自主感知能力,保障船舶行驶安全。自动驾驶传感器的实时数据需要安全、可靠的连接和传输,5G技术的实现就能够很好地为货轮远程驾驶保驾护航!

在港口码头上,视频监控在安防和巡检等领域是一项普遍应用。但是传统视频监控还是基于有线技术和人工监控的方式,架设线路的固定不变,海量摄像数据也让检索工作费时费力。今后,视频监控会逐步向无线化、智能化和高清化转变,5G网络的监控摄像头具备拍摄4k以上分辨率视频的能力,要具备在海量数据环境下自我学习和判断动态内容的能力,就需要将大量有价值的监控内容传输至边缘计算服务器。有效提高传输效率,节省传输资源,5G的应用能将这一切变为现实。

5G物联网之间通信连接数量将远远超过“人—人”之间通信 ,将是5G网络重点影响和服务的领域。未来各种以“物”为中心的物联网类应用比比皆是。

行业应用离不开终端这个重要环节, 4G经过多年发展,技术成熟,网络覆盖完善,港口和舶船的大多数设备的通信模块还是基于4G,而5G通信模组还处于商用前的开发阶段,嵌入到行业终端中还需要时间。

业界专家普遍认为,一旦5G通信技术全面应用,就会催生一批“无人工厂”、“无人船舶”和“无人港口”。航运企业要抓住5G时代的重大机遇,转变思路,借助包括5G、超高清视频、人工智能、云计算、大数据等新一代信息技术,实现航运业的转型升级,向数字化、智能化的新型现代化航运企业迈进。

6G已经在路上

而当前,我们正处于5G商业化的前夜,不少人对5G巨大的资本开支、漫长的投资回报期感到忧虑,但瞄准5G之后的下一代网络——6G已经启动。

1G、2G、3G、4G、5G一路走来,为了提升容量和速度,移动通信的频谱越来越多,频段也越来越高,5G已经进入了毫米波频段,6G则很有可能引入THz。

6G将是“5G+卫星网络(通信、遥测、导航)”,将在2025年得到商用,特征包括以“无线光纤”技术实现超快宽带;6G应该是一种便宜、超快的因特网技术,可为无线或移动终端提供令人难以置信的高数据速率或极快因特网速率——高达11Gbps(即使是在偏远地区接入6G网络)。

 

来源:国际海事信息网