港口是实现海陆物流输送的枢纽。据统计，全球贸易总额的2/3将经过港口。近年来，港口吞吐量随全球经济增长逐年增加，为港口带来了新的挑战和压力，如人力成本攀升、劳动力资源短缺等。
以对产业升级最为迫切的吊车控制为例，传统龙门吊司机是特殊工种，在30～70多米高的司机室工作，条件十分艰苦，容易罹患多种职业疾病。港口为保证24小时作业，每台龙门吊配备3名司机轮换，一个传统码头通常需要配备上百名龙门吊司机，人力需求量大且因作业环境艰苦，招工难问题愈趋严重。
智慧港口是未来港口发展的必然趋势，通过远程控制、自动控制、自动驾驶、智能监控等技术以实现降本增效成为全球港口的共同诉求。同样以吊车控制为例，实现远程操控后，轮胎吊场景下的操控员的人机比例提高，不仅使劳动力需求大幅降低，工作环境也将得到了大幅改善，从而彻底解决了招工难问题。除了吊车控制之外，港口待实现的智慧化场景还有高效自动驾驶的IGV（用于取代人工驾驶集卡）或基于4G网络的AGV（自动导引小车）、机器视觉智能监控、远程辅助维修等。这些智慧化场景将进一步缓解港口的劳动力需求压力，大幅提高港口作业效率。
港口智慧化的刚需
港口企业需构建能够匹配上述诸多应用需求的通信网络，作为其实现自动化、智能化产业升级的基础设施。过去，港口主要采用固定网络（光纤、波导管）构建通信基础设施，部署及运维成本高，移动性差，Wi-Fi则存在覆盖能力弱、稳定性与可靠性差等问题。传统通信技术的局限性增加了新建港口实现数字化的成本，降低了应用场景的灵活性，为老港口的转型升级带来了难以克服的障碍。5G的到来，为全球港口产业升级带来了新的机会。智慧港口对5G网络的诉求可以提炼为如下三大方面。
首先是差异化（Differentiated）。智慧港口中的应用场景丰富，各类应用对5G网络的诉求各有不同。远程操控、自动驾驶场景要求网络提供大带宽、低时延能力，视频监控场景要求高上行带宽及低时延的AI分析，智能理货场景则需求大连接能力。如果仍然沿用2G/3G/4G时代“一网打天下”的无区别网络能力来满足这些诉求，势必会造成不必要的资源浪费。而差异化的网络能力可以按需匹配应用场景的需要，具有更高的灵活性和性价比。
其次是专属性（Dedicated）。港口企业特别重视数据安全和网络安全，特别是进行智能化升级之后，码头的正常运营都依赖于网络的可靠性，网络一旦出现问题，将造成码头所有设备的停产，这对码头来说是不可接受的。同时，运营数据是港口保持竞争力的关键信息资产，因此港口要求保证运营数据的绝对安全。这就需要专属网络保证网络和数据的隔离，实现专网专用，数据不出港口。
最后是自助性（DIY）。当前港口通信和控制网络存在调测和开通周期长、网络运行情况无法追踪等问题，需要可DIY的自助网络，以响应快速变化的业务需求以及满足网络监测的便利性。基于差异化、专属性、自助性这3个维度构筑的网络，正是5G确定性网络（5G Deterministic Networking，5GDN）。即
利用5G网络资源打造可预期、可规划、可验证、有确定性能力的移动专网，提供差异化的业务体验。5G确定性网络基于行业需求孕育而生，能够很好地匹配港口企业数字化转型的诉求。
打造智慧港口应用示范振华重工联合中国移动、华为公司以及上海港务集团在上海洋山深水港实现了5G智慧港口应用示范项目，于2020年完成了轮胎式龙门吊远程控制的首批可行性验证。
振华重工联合中国移动、华为公司以及上海港务集团在上海洋山深水港实现了5G智慧港口应用示范项目
上海洋山深水港位于杭州湾口外的崎岖列岛，由小洋山岛域、东海大桥、洋山保税港区组成，是中国大型和特大型深水泊位最多、大型船舶挂靠最多的港口之一。中国移动、华为公司通过5G MEC、切片等技术为上海洋山港打造5G确定性网络，成功为港口中对移动性诉求最强烈的轮胎龙门吊实现了远程化控制。具体的实现方式是通过在吊车上安装高清摄像机，回传多路1080 P的视频画面到控制中心，远程操控员再根据这些现场传回的画面对吊车实施远程操控，完成吊具精准移动、抓举集装箱等操控动作。由于吊车的构造不同，安装的摄像机数量各有不同，若按平均每台轮胎吊安装6台摄像机，视频画面分辨率为1080P来计算，单台吊车需要大约35Mbit/s的上行带宽。在时延方面，为保证操控的精准性，5G网络端到端时延不能超过30ms；在数据安全性方面，5G确定性网络中的5G MEC实现了视频流、控制指令等业务的本地卸载，确保低时延能力的同时还满足了数据不出港口园区的安全性需求，保障了港口运营数据的安全性。
洋山港的成功实践证明了5G确定性网络能够满足港口轮胎龙门吊远程操控场景的各项诉求，未来有望彻底替代固定网络，赋予轮胎龙门吊堪比纯人工现场驾驶的高度移动性和灵活性，从而提高龙门吊转场率，达到更高的使用效率。实现远程操控后，人机比例可由纯人工操作状态下的1:1提升至1:4，不仅操作环境得到改善还降低了劳保成本，使得综合人力成本有望下降70%，同时大大提高了港口无人化水平，达到了更高的安全性。在宁波港梅山码头，振华重工、中国移动和华为也合作实现了基于5G的轮胎吊远程控制测试，通过MEC部署，控制信号平均时延从28ms进一步下降到了10ms。
振华重工正携手华为在更多港口开展积极实践，以期将在中国获得的宝贵经验复制到全球。目前，泰国、阿曼的国际货柜码头正在开展基于5G确定性网络的轮胎吊远程操控实践，全球越来越多的港口启动了同类项目的规划。除了远程操控这一对5G确定性网络需求最为强烈的应用场景之外，还包括港口中其他（例如IGV通信、视频监控、机器人/无人机巡检、智能理货等）场景。
未来，振华重工、华为将携手全球领先运营商，持续帮助港口进行自动化、智能化升级，利用5G推动港口信息化、自动化，打造“绿色、环保、高效”的智慧港口。
原标题 ：5G确定性网络打造智慧港口助力港口企业数字化转型
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作者：上海振华重工智慧产业集团技术研发中心
总经理 单磊
责编/版式：王禹蓉
校对/审核：申晴
监制：刘启诚
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