5G扬帆入海,做大海洋经济,5G+智慧海洋来了!

发布时间:2022-04-28
  近期笔者去海边旅游,坐船出海,惊喜地发现近海5G可以畅快使用,信号好、速度快,发朋友圈、发短视频体验很好。

  5G已经商用2年多,走进千行百业。但5G多用在陆地,在海洋场景应用少。海洋可是人类的资源宝藏,诸多沿海国家都提出借助5G,提升海洋经济。

  早前我们看到,5G在海洋领域toC、toB试点的消息。然而受到通信技术实际部署中的多个挑战影响,这些试点并未规模发展。如今,5G使能海洋经济,迎来规模发展曙光。

  日前,笔者看到一个重要样板点产生,即福建移动打造5G海域覆盖,建立5G覆盖建网标准。此次海上5G样本点的建立,意义很大,一是可对5G养殖等多个5G业务进行孵化,二是可以催熟海洋生态和产业。

  揭秘福建样板:

  双频组网+SUL,释放5G威力

  福建省的海岸线长,在不断优化“一带两核六湾多岛”海洋经济发展格局。这让福建海洋渔业、临海产业、海上旅游等迅速壮大,让老百姓和各行业对海域数据通信需求日益增多。如何满足这些需求?5G创新技术浮出水面。

  你可能要问,这些需求以前不是有海事卫星和4G支持,为何要用5G?要知道,传统海域覆盖的通信手段比较单一,完全依靠海事卫星,受限于带宽、容量和体验一般,且资费较高(正常5G手机流量资费是卫星流量单价的1%)。4G网络则受自身容量等能力约束,在近海覆盖体验不佳,负载较高。

  业界早已经发现5G海域覆盖带来的价值,在无人机巡检、渔业养殖监控等领域进行了试点。但5G要在海洋领域规模发展起来,还需要有样板可复制,有标准可参照。这就有了福建和华为联合全力打造的共同打造5G海域广深立体覆盖方案。

  据悉,福建移动在海域建设的5G网络,要满足多种业务诉求。如在toC场景,大量养殖渔民工作生活在沿海渔排上,用手机通信、上网、直播等,有大容量数据业务诉求。而渔排资产管理和养殖监管等,需要安全高速网络。在toB场景,福建大力打造海上风电厂,也产生远程运维诉求。在toG(政务)场景,福建生计船、执法船,提出5G定位和视频回传诉求等。

  为此,福建移动构建了TDD+FDD双层立体覆盖网络,还采用了超远覆盖、SUL技术,充分释放海域覆盖的高低频组合优势。

  双方打造的该5G海域样板,从业务体验和技术角度看,实现了三大目标,即沿海体验优、近海信号稳以及远海呼得着。

  第一,沿海体验优。

  沿海指代离岸10km左右区域。据了解,福建移动5G网络首先满足沿海toC/toH业务诉求,实现海陆同网同速同体验。在福建宁德的七星鱼排,福建移动打造了5G+视频回传示范,凭借高低频组合网络的容量优势,实现鱼排高清视频监控画面实时回传,满足渔民投喂、防盗等需求。

  在福建宁德,福建移动打造了“渔光一体”,实现5G+多元数据回传。具体看,福建移动将沿海这张优质TDD+FDD5G网络实现“一网多用”,让别的数据业务也直接叠加上,如光伏站的多元传感、控制信号,通过5G进行了传输。

  第二,近海信号稳。

  近海指代离岸30km左右区域。福建移动5G网络支持宁德的执法船,可以将船上拍摄的监测视频,实时回传至云端,让执法过程可回溯,另外,该5G监控系统叠加AI识别能力,可以快速识别违法船舶,配合指控中心实时联合调度,极大提升执法效率。

  第三,远海呼得着。

  远海指代离岸30-50km的区域。在福建移动5G+实时定位海域超远覆盖解决方案加持下,在50公里开外的海域,用户仍可以实现语音呼叫。

  此外,针对“三无”船舶(生计船)无有效定位和通信系统,宁德执法部门面临缺乏统一监管的痛点。福建移动5G网络配合北斗系统,让渔船实时定位信息由5G路由器汇聚,通过5G网络传输到后端平台,实现渔船对渔船的定位、监控和信息下发。

  福建移动还为海上风电场引入5G无人机巡检、AR远程协作等5G应用,助力海上风电场无人化管理。就在去年9月,福建移动携手华为,于长乐松下港离岸40公里的外海区域先后建设开通了两个海上风电平台5G基站,完成了福建省福州海峡发电有限公司、福能海峡发电有限公司海上风电场移动网络信号覆盖工程,不仅实现了海上风电平台的网络信号全覆盖,也将沿线海域无线网络覆盖拓展到60公里以上,为后续5G﹢航线覆盖、锚点通信、海上搜救提供部署能力,进一步增强了海域安全保障。

  当然,福建移动与华为的样板打造计划,并未停止脚步。未来双方将拓展更多5G业务场景,尝试无人岛全景视频监控、海上可视化监管、锚地生产经营监管、渔船进出口检查、海洋全域网络覆盖等,为数字经济在海洋领域的发展奠定坚实基础。

  从福建移动的海域5G样板,业界可以从通信技术和产业角度,得到两大启示。

  启示一:

  业务起飞,网络先行

  5G海域业务的规模发展,前提是5G海域网络覆盖的规模发展。

  5G城市、乡村等场景覆盖已经很成熟,5G海域覆盖则还需要进一步研究,因为要支持的不止有人的通信和数据需求,还有不断移动的船、风力发电机等数据需求;有近距离的需求,也有超过50公里的远距离需求;有地球曲面等带来的覆盖挑战,还有不同站点的同频干扰挑战。

  此次福建移动提出的海域立体覆盖的建网,采用了TDD+FDDSUL上行增强技术,高频与低频协同互补、时域和频域聚合的方式,达成“沿海体验优,近海信号稳,远海呼的着”的标准,是创新技术的一次成功尝试。

  其实,5G超级上行解决方案已经是比较成熟的技术,其通过提供创新的时域和频域聚合,提升上行网络体验。从业务角度,5G超级上行不仅可以为现在流行的直播、游戏等业务提供更好的上传速率和更高的画质体验,还是渔业养殖、无人机巡逻等垂直行业5G成功的基础能力。

  对中国移动而言,低频频段覆盖远,可以支持50公里左右的可通话,还可以补充2.6GHz上行瓶颈。

  另据了解,福建移动还仔细研究了地球曲率、基站挂高和终端位置,对5G海域覆盖距离的影响,构建了成熟模型;根据海岸地形选择5G扇区覆盖,避免海面站点对打造成的干扰。

  启示二:

  5G海域产业,前景广阔

  从福建移动的样板,我们还发现,5G的确可以使能海洋经济。而从我国整体产业看,我国拥有漫长的海岸线(我国海岸线3.2万公里,其中大陆海岸线1.8万公里),海域覆盖诉求强烈,5G发展的空间较大。

  如今5G网络进入规模发展期,截至去年底中国建成5G基站142.5万个,每万人拥有5G基站数达到10.1个,在广度和深度覆盖上提升明显。

  下一步,政府、运营商、垂直企业等,也可以在沿海地区探索新模式,推动海洋场景5GtoG、toC、toH以及toB的业务规模发展。我们再次梳理了主要的5G海域业务如下。

  第一,5GtoG场景

  谈及面向政务的5GtoG应用,首先要说5G海洋环境监控,海漂、无证船舶识别,高效执法。为保证海域的安全、有序运行,海事部门需要对船舶是否符合规范,海面上是否有漂浮物、污染物等进行巡检。传统的现场巡检方式为有人出艇模式,通过视距巡视,人工巡检频次低,效率低。

  对这些痛点,运营商打造的5G远控无人机、海巡艇艇载5G360度摄像头,并叠加AI能力的方式,可实现人员投入的减少,提高巡检效率。如此一来,巡检人员就可以以控制固定接入为主,远控巡检,并辅以AI分析。

  这些应用场景对5G网络质量也提出了要求:除去安全方面,需要保证各终端安全连接在无线和内网中。在速度方面,5G无人机需要达到4K/20帧的画面质量,因此上行链路(UL)需要25Mbps,下行链路(DL)须达到0.1Mbps;5G海巡艇的画面质量要求为1080P/30帧,因而要求上行链路(UL)10Mbps,下行链路(DL)0.1Mbps。

  5GtoG的第二个关键应用是海事局“5G+云登轮”。海事局的一项重要工作是安全监管近海的船舶。海事局传统上监管,采用卫星通信+“直升机登船”模式。直升机空降执法人员方式,成本高、不符合防疫要求。卫星通讯带宽低、时延大、成本高。

  5G近海覆盖开创新的安全模式,可以帮助海事局低成本、免接触监管。“云登轮”监管方式采用视频连线或电子资料发送等形式,充分应用了船载VDR(视频记录)、CCTV(闭路电视),并整合各种主流音视频联络方式进行。

  笔者注意到,5G海洋行业用户网络部署方案海事船搭载5G低频定制终端、100米高5G低频基站、省内下沉用户面(UPF)以及云登轮业务平台。

  5GtoC/toH场景

  在5GtoC方面,运营商要打造满足渔船和养殖基地的渔民的网络体验。大家可以不要小看这些方面的网络需求,在船舶数据业务方面,目前全国约有16万艘渔船,65%活跃在离岸50km以内。

  在个人数据业务方面,养殖规模化形成海上社区,成为人员密集区域。据中国渔业统计年鉴数据显示,2020年全国海水养殖面积为1995.55千公顷(约为2万平方公里),相当于北京市和上海市的面积之和。

  其中,以福建宁德地区为例,渔排常年约有几十万养殖渔民驻扎。海上巡回法庭、活动室、物流公司、食品厂、渔场监控、卖鱼直播、渔民网上娱乐等诸多场景对网络提出高要求。

  5GtoC业务一个关键应用场景是通过超级上行支持5G直播,实现普惠渔民,提升常驻民宽带体验,提振直播经济。

  沿海地区利用5G直播经济,打造海上网红打卡地,并直播带货。数据显示,旅游直播、电商直播近年迎来快速增长,电商直播数增长6460万次,总直播数量达到2.65亿次;旅游直播数增长4137万次,总直播数量达到1.5亿次。其中,户外直播占比达到了20%。连江渔排直播带货,便是其中的优秀案例。渔民或网红通过户外直播,曾打开了滞销鲍鱼销路。

  与此同时,运营商在满足海岛、近海渔排常驻居民的网络体验、宽带接入(无线)方面不仅要满足居民包含IPTV、手机业务等上网需求,还要满足游轮、近海风景区、锚地等区域高价值用户需求。

  5GtoC业务的另一个关键应用场景为渔排资产管理和养殖监测,使能乡村振兴。利用卫星遥感数据,提取养殖区域位置、数量、面积分布等信息,基于GIS展示动态的养殖水域区块面积空间分布,规模养殖区域分布等内容,渔业管理者可以查看养殖区域的面积分布、位置等详细信息,随时随地管理海水养殖水上区域资产。这解决了养殖区域在哪里、有多少养殖品种、谁管种等一系列问题。

  此外,5G网络对养殖环境监测也可以做出巨大贡献。养殖示范基地的水位传感器、水温、溶解氧传感器、PH值传感器等设备数据,通过5G网络,可以对养殖环境信息进行实时监测。

  5GtoB场景

  在5GtoB方面,海上风电行业进入高速发展期,5G可解决其部分运维问题。在“双碳”政策下,海上风电高速发展。2021年1-4月份,我国海上风电发电量为99.4亿kwh,占全国发电量的0.39%,“十四五”期间全国预计新增海上风电装机37.8GW(平均约9K台)。然而大型化、规模化的风机在运维方面遇到痛点:大型化风机巡检、人工和时间成本过高。主机和主要部件的连续运行对风机稳定运营尤为关键。

  目前,运维成本OPEX占海上风电全生命周期成本30%-40%。在此背景下,海上风机管理者,可以选择通过5GAR远程运维辅助,基于5G回传的预测性维护等智能化、无人化运维,助力海风系统OPEX降低。

  海上风电5G生产监控和巡检,可以免光纤部署,省人工运维费用。5G无线专网的构建,可根据场景选择试点区域;通过MEC下沉,应用边缘部署,保障数据不出风场,支持低时延应用。在需要人工巡检的场景中,5G智能安全帽使能人员定位及获得行动轨迹,还可以实现音视频通话及报警,通过智能安全帽远程指导,精细作业。

  此外,通过风场5G鹰眼监控,可以实现人员及车辆布控,跟踪抓拍、接管跟踪,混合目标检测及行为分析。通过风场5G广播,可以实现广播喊话、紧急广播等功能,助力风电生产监控和巡检更安全、更省力。

  笔者观察:

  5G海洋生态和产业蓬勃发展可期

  当前5G正从陆地走向海洋,覆盖更深、更广。5G技术演进到5.5G,通过TDD+FDDSUL等创新技术应用,不断适配不同行业不同场景需求。

  福建移动打造的5G海域广深立体覆盖方案,将有限宝贵卫星资源让渡给远海用户,为智慧海洋的业务探索和规模发展,拉响了起航汽笛。

  相信未来,运营商将携手产业伙伴,构筑衔接5G﹢智慧海洋的场景,实现远海到近海再到海岸的5G连续覆盖,提高海事管理、海上搜救、港口航运等相关领域的新兴技术应用水平,助力我国海洋数字经济腾飞。

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