5G最典型的基礎(chǔ)特性包括大帶寬和低時延等，而港口關(guān)鍵性的新型業(yè)務(wù)場景正是具有以上需求，可以說港口的業(yè)務(wù)應(yīng)用與5G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合是恰到好處的。
中國聯(lián)通經(jīng)過艱苦的努力，成功將5G應(yīng)用到港口的核心作業(yè)區(qū)（岸橋吊區(qū)），將毫秒級工業(yè)控制信令和并行幾十路高清視頻同時承載到5G網(wǎng)絡(luò)，在實際生產(chǎn)環(huán)境下，實施了全球首例基于5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的遠程吊車操作。
未來，處于高危環(huán)境下的港口，生產(chǎn)區(qū)無人化甚至機器替人將逐步實現(xiàn)，港口的業(yè)務(wù)部署將更加靈活，更多的作業(yè)模式將會出現(xiàn)，這背后將是5G的助力。
中國聯(lián)通5G港口自動化改造和產(chǎn)品研發(fā)
智慧港口是當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一個熱點。港口的關(guān)鍵業(yè)務(wù)需求與5G特性具有很強的匹配度。5G具有低延時、高可靠和大帶寬的技術(shù)特點，而港口的遠程操控、高清視頻輔助控制以及復(fù)雜環(huán)境監(jiān)控等場景正是具有以上需求（4G、WIFI、特定頻段專網(wǎng)等均無法解決核心痛點）。
港口可簡單細分為人工碼頭和自動化碼頭兩種。其中，人工碼頭是一個很大的存量市場，里面的港口作業(yè)設(shè)備眾多，但是自動化水平低，每一臺作業(yè)設(shè)備（主要包括岸邊的岸橋吊設(shè)備和堆場區(qū)的軌道吊設(shè)備）上，都需要工人現(xiàn)場操作（比如現(xiàn)場操作岸橋吊設(shè)備抓取和搬運貨船上的集裝箱），作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、危險系數(shù)高，所以給港口運營方帶來了巨大的人工成本和安全責(zé)任隱患。另外，人工現(xiàn)場操作方式會極大限制港口整體作業(yè)效率。
在當(dāng)前的技術(shù)條件下，4G、WIFI、特定頻段專網(wǎng)等已無法滿足港口設(shè)備遠程操控、高清視頻輔助控制以及復(fù)雜環(huán)境監(jiān)控等場景的需求，同時，以傳統(tǒng)人工碼頭為主的眾多移動場景不適合有線網(wǎng)絡(luò)部署改造。
本項目選取青島港自動化碼頭，整個項目經(jīng)歷了實驗室測試驗證、外場測試驗證和實際業(yè)務(wù)割接等流程。確保5G網(wǎng)絡(luò)可以滿足關(guān)鍵業(yè)務(wù)指標(biāo)和功能要求，并且抽象出整體業(yè)務(wù)主線，即
1）PLC控制信號雙向超低延時傳輸，實時遠程操控
2）吊車高清攝像頭視頻回傳，輔助遠程控制
3）敏感數(shù)據(jù)不出港口，本地化分流
工業(yè)PLC數(shù)據(jù)流、視頻數(shù)據(jù)流、控制信息和管理信息分屬不同VLAN接入吊車側(cè)匯聚設(shè)備，通過5G工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)和CPE設(shè)備，通過空口傳輸給5G AAU，AAU通過有線傳送至BPU，BPU連接到邊緣業(yè)務(wù)平臺，進行業(yè)務(wù)分流。成功實現(xiàn)了通過無線網(wǎng)絡(luò)抓取和運輸集裝箱，滿足了毫秒級時延的工業(yè)控制要求以及超過三十路1080P高清攝像頭的視頻傳輸，這是全球首例基于5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，在實際生產(chǎn)環(huán)境下成功實施的遠程吊車操作。
該項目成功實施之后，在業(yè)界產(chǎn)生了良好的反響，多家知名媒體進行報道和轉(zhuǎn)發(fā)，成為智慧港口工業(yè)控制業(yè)務(wù)行業(yè)應(yīng)用標(biāo)桿。在實際作業(yè)情況下，已實現(xiàn)方案、產(chǎn)品的可行性、功能性驗證，已輸出測試報告，性能指標(biāo)可滿足業(yè)務(wù)需求。
該項目的成功實施代表著，
1）該項目可實現(xiàn)使能“機器換人”，降低人力成本，使將港口大量輪胎吊設(shè)備改造為自動化設(shè)備成為可能，港口可節(jié)約75%人力；
2）無線代替有線，解決多個痛點。取代巨型光纜轉(zhuǎn)盤，大幅降低自動化改造的成本，提升靈活性和可靠性；
3）方案具備較強的可復(fù)制性和推廣性。作為其智慧港口解決方案，可以迅速在全國、全球復(fù)制；
4）解決通用工業(yè)痛點，可移植性強/可以作為通用產(chǎn)品，移植到大量其他基于PLC控制的工業(yè)、交通等場景。
該項目方案易部署、可實施性強，能夠盡量減少對現(xiàn)場作業(yè)的影響，實現(xiàn)與現(xiàn)場現(xiàn)有自動化系統(tǒng)的對接，可盡量避免對現(xiàn)網(wǎng)設(shè)置做調(diào)整，確保方案回退的時候不會對原有系統(tǒng)產(chǎn)生影響。5G適配網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品尺寸、重量適中，易固定安裝，環(huán)境適應(yīng)性強，可控性強，可在云端實現(xiàn)對產(chǎn)品的實施管控。根據(jù)現(xiàn)有測試結(jié)果，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，可靠性強，不會對現(xiàn)網(wǎng)造成沖擊影響。
依托該項目，團隊研發(fā)推出一款工業(yè)級5G適配網(wǎng)關(guān)，它具備工業(yè)協(xié)議適配、5G流量整形和定位等功能，可配合5G網(wǎng)絡(luò)滿足港口場景甚至更多工業(yè)場景的需求。具體描述如下，
1）工業(yè)級設(shè)備，可放置室外，具備耐高溫、耐低溫、防塵、防雨和防雷電等特點；
2）針對時延要求苛刻的5G應(yīng)用工業(yè)場景，可提供私有工業(yè)協(xié)議與5G公網(wǎng)協(xié)議的適配，滿足遠程控制類業(yè)務(wù)的需求；
3）內(nèi)嵌定位模塊，依托衛(wèi)星+差分站定位，可實現(xiàn)設(shè)備實時定位和位置溯源；
4）可通過云portal，實現(xiàn)不同應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)配置、云端下發(fā)和狀態(tài)監(jiān)控；
5）通過該網(wǎng)關(guān)設(shè)備，可區(qū)分并實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的流量整形，配合現(xiàn)階段5G空口特性，實現(xiàn)流量不同優(yōu)先級的調(diào)度，滿足不同業(yè)務(wù)的不同性能指標(biāo)都能得到保障；
6）該設(shè)備未來不止應(yīng)用于港口場景，可復(fù)制到有類似需求的其他工業(yè)場景（比如智慧工地、特殊作業(yè)區(qū)等）。
本次5G試點項目的成功，代表著，未來，5G可應(yīng)用于占大比例的人工碼頭的自動化升級工作，5G在港口的應(yīng)用前景將變得更加清晰；另一方面，5G核心技術(shù)在港口的應(yīng)用也可以延伸至智慧工廠和智慧交通等領(lǐng)域，帶來創(chuàng)新的變化。
