1.海洋行业数字化转型趋势分析中国十四五规划纲要提出，坚持陆海统筹、人海和谐、合作共赢，协同推进海洋生态保护、海洋经济发展和海洋权益保护，加快建设海洋强国。随着国家一带一路中“21世纪海上丝绸之路”建设的推进，以及数字海洋、智慧海洋、智能航运等政策的陆续出台，海洋通信的需求与必要性也日益凸显。
表3-11海洋领域相关政策
良好的政策环境促进了5G+智慧海洋应用的孵化和落地。21世纪以来，我国海洋经济发展取得了巨大的进步，呈现出产业规模逐步扩大、产业结构持续优化、新兴产业蓬勃发展的态势，在国民经济中的地位越来越重要。当前，新冠肺炎疫情反复、地缘政治局势紧张等因素给我国经济发展带来了挑战，面对这种局面，海洋经济表现出较强韧性，为国家经济发展作出了重要贡献。《年中国海洋经济统计公报》显示，我国海洋经济总量首次突破9万亿元，高于国民经济增速0.3个百分点。一是我国持续推进海洋渔业转型升级，加快深远海养殖业绿色化、智能化发展；二是加大海能源产业发展，海洋石油及天然气的产量呈现平稳增长态势。此外，海洋电力业也有显著的发展，特别是我国海上风电累计装机容量已跃居世界第一；同时海水利用业及海水淡化工程蓬勃发展，海洋生物医药产业也呈现出加速发展势头。
随着双碳战略的落地，绿色发展理念将引领海洋经济高质量发展。海洋经济高质量发展需要坚持绿色发展理念，以促进海洋开发方式向循环利用型转化。未来将进一步发展流域—河口—近岸的海洋环境污染防控联动机制，通过陆海统筹，海陆区域协同联动，有效减少污染物排放和生活垃圾倾倒入海，进而有效减轻各沿海城市海洋环境治理压力，保护好海洋生物多样性，实现海洋资源可持续性使用。同时，海洋技术投入也将更合理地向海洋环境治理倾斜，积极利用高新技术，助力突破重大难题和发展关键性技术，以先进的信息技术武装城市海洋管理力量和平台，综合提升海洋环境治理能力。与此同时，在“双碳”目标的引领下，大力发展蓝碳经济，不仅能够保护海洋生态环境，还能为海洋生态系统的修复和保护提供资金支持，从而促进海洋生态良性循环，实现海洋经济可持续发展，助力实现“碳达峰、碳中和”目标。
2.5G重点场景与价值分析海洋经济先后经历了兴起阶段、发展阶段、现已进入提速阶段，海洋信息化将是大势所趋。5G作为新一代信息技术将助推海洋经济的发展。随着新一代信息技术的使用，未来海洋信息产业将呈现多样化发展态势，业务将会越来越丰富，反之，多样化的业务也对网络提出了更高的要求。
（1）渔排养殖渔排养殖即渔民在海上利用橡胶等材质渔排，做成方格状，在方格里系网进行水产养殖，同时日常生活也在渔排上。现阶段，部分养殖户将养殖生产渔排改良为休闲渔排，发展休闲渔业经济，渔旅融合助力乡村振兴。除了满足渔民游客的影音娱乐需求外，传统鱼排养殖也走在从粗放向精细化、产业化转型的路上，对网络覆盖提出一定的要求。
图3-G渔排养殖业务
（2）传感器监测
建立大数据监测系统，实现气象、水温水质、流速流向等海洋数据的实时监测，对渔排水质水文环境进行实时在线监测，针对高价值水产养殖，如鱼类、鲍鱼等，满足远程管理、精准科学喂投等自动化养殖需求。
图3-G海上养殖传感器监测
渔排养殖区域部署监控摄像头及传感器，可实现对现场动态实时监控及对养殖区水质、环境进行实时数据采集，养殖动态数据通过5G无线传输到岸边机房部署的MEC，再通过光纤回传到后方，便于管理人员对水质、环境实时监测，实现远程实时投喂。
（3）执法救援在加快建设海洋强国的时代背景下，海上执法对于维持海洋秩序、维护海洋权益、发展海洋经济具有重大意义，包括执行打击海上违法犯罪活动、维护海上治安和安全保卫、海洋渔业管理、海上缉私等任务。相比于陆域执法，海上执法具有难以发现目标、取证追逃困难等特征，且海上环境多变，执法人员安全无法得到有效保障。如何通过高科技技术手段辅助人工，提升执法效率，保留执法证据，助力海事管理，是目前海上执法亟须解决的重要问题。海上救助不同于其他救助，海上环境更为恶劣，且出现事故险情时多为大风大浪的天气，加大了救助难度。研究表明，在15~20°C的海水中人员最多能存活12小时，为了提升救助的时效性，对海上救助系统提出了能在恶劣环境下工作、目标定位及通信保障需求。
图3-84海上执法及救援
（4）视频回传
工作人员识别并抵达现场后，通过对现场视频的移动采集、处理和双向回传，以便后台管理人员与前端现场人员双向语音对讲，实现远程指挥工作，提高执法救援效率，不仅能够保障前线工作人员的正当权益，也保障了人民群众的利益。
图3-85海上执法及救援视频回传
在海上渔船部署摄像头和告警终端，渔民遇到险情实时通过告警终端一键报警，工作人员到达现场后，对现场视频进行采集，并通过5G无线传输到岸边机房部署的MEC，再通过光纤回传到监控中心，后台人员通过监控中心对现场工作进行指挥，提高了执法人员工作效率。
（5）无人机/无人船巡查
5G应用创新发展白皮书
5G警务无人机/无人船通过搭载高清摄像头、远程IP喇叭等设备，实时回传高清视频，全天候执行巡查警示任务，实现水域无死角高清监控，有效助力对于夜间倾废、走私、违规捕鱼等海上违法行为的巡逻侦察和执法取证。
同时，配备了远程视频传输系统的无人机/无人船在通过搜索定位系统发现事故船只和遇难者后，可以通过装载的高清摄像机及时将情况视频传输到指挥部门，凭借其装配的食物、淡水、医疗设备和救生设备等以进行事故快速救援，提高搜救效率和成功率。
图3-86海上执法及救援无人巡检
无人机搭载高清摄像头、远程IP喇叭等设备，在进行巡查时，摄像头将现场动态通过5G无线传输到岸边机房部署的MEC，再通过光纤回传到监控中心，执法人员通过摄像头对现场违法行为拍照、取证，并可通过IP喇叭对现场人员远程播报消息。
（6）海洋数据采集随着人类对海洋探索和感知需求的不断增加，空间信息已成为重要的经济资源，获取大量多维海洋信息成为当前一大重要需求。常规卫星和航空遥感手段已在海洋环境监测中发挥重要作用，但对许多分辨率要求高、时间要求快的应急动态监测却难以满足。利用大量监测终端收集海域范围内船舶、海上设施和海洋生物的活动状态信息以及海水温度、潮位、盐度等海水指标，通过5G网络上传数据并进行实时分析，从而搭建起的海上物联网，有助于提升海洋态势的感知能力，并进一步保障海洋经济的稳定发展。
图3-87海洋数据采集
通过在海上建设光伏发电设备为摄像头、传感器、5GCPE供电，在海下部署传感器和5G摄像头，将环境的指标及动态，摄像头将现场动态通过5G无线传输到岸边机房部署的MEC，再通过光纤回传到监控中心。
案例：5G+智慧海洋实践应用
山东省是渔业大省，濒临渤海和黄海，海岸线长公里，约占全国的六分之一，管辖海域面积4.73万平方千米，潮间带滩涂面积平方千米，渔业资源丰富，2/3以上海岸线基岩港湾式海岸，峡湾相间，建港条件优越，现有大小渔港处，拥有渔业从业人员约万人，各类渔业船舶9万余艘，其中国内各类海洋渔船3.2万余艘，渔船数量居全国前列。同时渔业也是一个高风险行业，受自然条件、物质条件和人为因素影响大，特别是山东省，由于渔船数量多、作业范围广，其风险程度远高于其他产业，省政府将渔业安全生产列入全省六大安全生产之一，渔业安全生产管理点多、线长、面广，任务繁重，做好渔业安全生产工作，对保障渔民生命财产安全、建设现代渔业、保持渔区社会和谐稳定具有重要意义。
图3-88山东省渔港经济区规划布局示意图
渔业安全生产总体形势仍然不容乐观，主体责任意识不强、制度落实不到位等问题依然较为突出。如违反航行规则、未落实值班瞭望、“超员超载超航区超风级”冒险航行、脱编脱组生产频繁发生，擅自拆卸关闭AIS设备、进出渔港不报告等屡禁不止。职务船员配备不齐，救生消防设施配备不足，渔船私下买卖、私下租赁、脱检脱管等监管不到位。渔港基础条件差，驻港监管力量不足，依港管船促安机制不完善，风险隐患仍然突出。
而如今视频监控、AIS、北斗等各系统之间的联系微弱，渔港信息化业务管理软件功能不全，渔港日常进出流量大，渔港管理人员日常管理工作量大，因此渔业渔政管理局迫切需要搭建一套渔船渔港动态监管系统，可代替部分日常监管工作，减轻工作压力并提高渔港的综合管理水平。
多数渔船的船载监控系统的建设现状不理想，以模拟摄像机为主，记录渔船内部场景，供回港后回放。但渔船在出渔期间发生的异常情况无法实时向监管中心进行反馈，事后查询录像对失事船只的作用较小。
依据目前全国渔港信息化建设情况分析，现阶段普遍存在的业务现状如下：
（1）前端监控点位位置分散、数量不足、覆盖范围小，缺乏在台风天、休渔期实现对港区现场的有效管理；
（2）原视频监控系统使用时间较长，清晰度不高，设备多存在老化，腐蚀较严重，面临需对已建成监控系统的优化升级；
（3）缺少智能化的视频监控系统，无法实现对船只活动情况以及人员进出情况的全面监管，特别是对渔港内重点区域渔船活动信息监管力度不足；
（4）夜间疏于管理，现有摄像机的夜视能力不强，相对于白天，夜晚违规离港、违法破坏等事件发生频率明显增高；
（5）渔船安全生产作业仍然存在较大问题，事关渔民生命安全，缺乏有效监管手段；
（6）当前渔港各个信息系统的关联性差，AIS、雷达、视频监控等系统相对独立，不能满足业务逻辑上的需要，无法发挥联动效应。
因此，非常有必要整合优化全省系统数据资源，升级改造现有渔船渔港动态监控系统，开发新型海洋与渔业综合管控平台，形成以省级监控平台为依托的统一监控机制，实现全省海洋渔船监控“一张网”。
图3-89网络架构图
山东联通发挥网络优势，基于《全国沿海渔港建设规划(-年)》、SC/T—渔船动态监管信息系统建设技术要求，为烟台市芝罘区新型现代化智慧渔港设计了一个安全可靠、技术先进、灵活好用的监管平台。主要从加强渔港船只状态监管、渔船安全生产监管和渔政执法救援三大能力的目标出发，设计了渔港进出口动态监控、雷视联动主动预警、船舶AIS定位监控、渔港全景监控、渔船安全生产监管、渔政执法救援监管等子系统模块，对渔港进出口、全港及渔船等监管对象进行实时监控，并与第三方业务管理平台结合形成布局合理、结构优化、功能互补、设施完备、服务完善、可持续发展的渔港综合监管体系，为实现“科技兴海”、“科技兴渔”奠定基础。
3.5G+海洋创新融合发展分析
（1）网络融合
1）定位技术丰富业务
5G大带宽、低时延、海量链接的特性丰富和增强了社会基础信息服务，促进整个社会迈向万物智能互联新时代。除了信息通讯服务外，位置服务也是信息社会一项重要的基础服务需求。
移动通讯网具有室内室外全覆盖、终端丰富、业务应用承载能力强等特性，是较为理想的基础定位平台载体，为蜂窝网络进行定位应用奠定了较好的基础。随着蜂窝网络的逐步演进，基础电信企业在蜂窝网络的定位技术上，也进行了大量的尝试，定位方案的精度逐步提高。对于海域覆盖来说，岸网上的港口业务由于涉及自动集卡等高定位精度需求的场景，可采用5G+GPS/北斗融合定位的方式；而对于海洋网内业务，定位精度要求不高，通过GPS/北斗的卫星定位系统能够满足整体需求。
2）网络切片保障需求通过网络切片，基础电信企业能够在一个通用的物理平台之上构建多个专用的、虚拟化的、互相隔离的逻辑网络，来满足不同海洋业务对网络能力的不同要求，实现按需的网络能力和灵活的运行与管理。网络切片的实质就是将网络功能与底层物理资源逻辑上分离，依靠对资源的抽象、隔离、编排、软件化等手段，将这些功能、资源有机绑定组合，来重新定义网络架构，用以满足特定场景的特定需求，例如智慧海洋环境监测需要大量的额外连接和频繁传输小数据包的服务支撑，智慧港口、无人机、无人船要求毫秒级时延和接近%的可靠性，而娱乐信息服务则要求高质量的固定或移动宽带连接。
目前切片主要应用于toB和toC共享载波的场景（即5G虚拟专网），将toB和toC业务划分为不同的切片，实现不同业务SLA的保障。5G专网方案支持切片组合来构建全场景的5G行业专网，根据不同的应用场景和客户需求，分为三种专网模式：公网共用，公网专用，专网专用。
在岸网范围的智慧港口业务，采用专网专用部署，利用5G端到端切片保障港口业务稳定连续，将PLC控制指令与视频回传业务适配到不同的切片，保障控制指令不被大流量视频业务挤占，确保PLC控制指令的时延及抖动指标。端到端硬切片的方式，从无线通过切频的方式提供专门特定频段，承载基于FlexE硬管道，实现与其他业务管道的硬隔离，核心网的控制面和用户面也都提供专用的设备，从物理层面提供安全隔离保障。
在近海海洋网范围的高清直播、AR/VR旅游业务，用户对带宽保障优需求，安全隔离性要求不高，采用无线、承载、5GC的控制面和用户面都共享的公网公用部署，通过灵活配置网络切片和资源预留等技术，按需为专网用户提供带宽、时延保障，及其他网络能力和服务。
（2）终端融合
1）5G中继基站增强覆盖终端在海洋网中，还存在着一些特殊的应急场景，如海上搜救，可能会超出已有的网络覆盖范围，传统卫星网络时延高、定位难、带宽小，利用传统卫星网络会大大影响搜救效率。为了能够满足此类场景的网络需求，最简单的是进行网络拓展，通过中继方法，扩大覆盖范围。采用游牧基站的方法可实现中继覆盖，通过级联的方法可进一步增强覆盖。游牧式基站是将基站和本地算力有机结合，并支持多种回传方式的一种新形态基站。在搜救船、执法船上搭载游牧式基站，可拓展网络覆盖，实现快速响应，精准定位，为传统海域公共安全业务提供新的思路。
游牧式基站主要有4部分组成：无线模块、回传模块、计算模块及其他配套设备。无线模块可采用5G室外宏站或室内数字室分设备，基站可支持IPSec隧道建立。回传可灵活采用Relay回传、Internet回传、卫星回传等多种回传方式。计算模块需具有一定的存储和计算等资源，并集成至少一款AI机器视觉或视频编解码的应用，支持本地定位、本地SLA的相关能力。其他配套设备包括交转直动力设备、环境系统（风扇、散热等）、可升降天线杆、小推车等。
2）船载防腐蚀工业级卫星+5G融合网关根据5G网络与卫星网络的定位，在船只行驶在离岸公里之内时，可使用5G超远覆盖网络来降低资质、提升系统带宽性能，在船只行驶在公里之外时，可使用卫星网络来实现全覆盖。
5G网络覆盖和卫星网络可融合共存进行通讯，但双网共存情况下存在无法实现自动切换，需要手动切换，易造成传送信息中断、丢失的问题，船载终端需要实现5G网络和卫星网络的融合及自动切换，并且因为信号接收问题，终端需要长时间放置在船只的高平台上增强信号强度，就需要终端具备工业级防潮、防腐蚀功能。
5G与卫星智能融合网关需要实现功能如下：
·互联网通道智能选择陆地或卫星网络、外部网络切换用户无感知、陆地网络信号放大、卫星网络登录自动认证等；
·支持物联网自动认证，支持手机天线拉远外置于船顶，可最大限度与陆地网络通信；
默认优选陆地网络，陆地网络不可用时自动切换至卫星网络；
·具备工业级防潮、防腐蚀功能。
面向工业应用环境，SmartEdge超边缘计算网关可提供高性能、多样化服务支撑，满足恶劣的温度、湿度和电磁干扰环境下的网络通信需求。其应用场景如图所示：
图3-93超边缘计算网关应用场景
（3）系统融合
1）5G集群调度系统可及时有效进行海上救援
借助5G网络的大带宽与超低时延视频方案，将高清摄像机在应急救援第一现场拍摄到的画面实时回传到海通码头岸上的临时指挥中心，5G集群调度系统指挥中心通过超高清直播视频画面，可实时了解前方各场景应急救援情况，并根据现场画面实现应急指挥，极大地提升了紧急救援的信息实时传递效率。
5G集群调度系统，使用“云－管－端”的信息化管理手段：
?实现云端信息集成化，功能模块化；
?能够根据公安管理节点不用的业务轻重和业务人数，提供灵活快速的部署方式；
?管理台对群防群治调度节的多维度进行统一管理；
?借助基础电信企业和通信巨头的力量，终端依托基础电信企业的4G/5G网络的广覆盖和高可
用性触及到海上救援的最末端节点。
图3-G集群调度系统有效提升海上救援效率
2）5G大数据AI分析助力海洋管理平台海洋场景下从港口、近海、中海、远海、岛屿、气象等众多应用产生大数据应用需求，大数据
可覆盖气象、水质、生物、水文、空间、经济、预报、污染、设备厂商等多种结构化和非结构数据
接入和管理。大数据需要建立海洋行业首个数据标准管理体系，融合传感设备厂商、海洋信息部们、业务产品厂商和科研机构，沉淀多个领域的0+海洋类主题模型及防灾减灾AI预测模型。通过数据治理及零编码拓展能力，实现各个部门间的信息共享，来提高报表效率，高效支撑海洋产业及大数据应用蓬勃发展。
图3-95海洋AI大数据分析有效支撑海洋产业发展
海洋数智化转型升级是一个长期过程，需要结合5G网络建设现状、网络云化转型进度、AI及大数据技术成熟度等分阶段逐步推进。为了助力智能化级别提升与推进，中兴通讯提出了AIVO（智能洞察、价值运营）数智化转型解决方案，基于VMAX数智中台，从数据资源、业务流程、应用生态三大层面，以“三大融合”拉通BOM域，进而支撑海洋网络的数字化运营转型。借助海洋大数据AI分析平台，可推动以下海洋数据分析应用：
?实现数据融合：水域信息服务水域监测；
?根据数据挖掘：海域感知网健康管理；
?AI平台开放；
?智能业务：智能防灾减灾，智能海域远程监测，海洋事件智能识别和告警等；
?信息自动化专报等。
4.规模化发展策略建议
目前5G+海洋领域仍处于起步阶段，未来，推动5G在海洋领域的规模化发展，有如下几点建议：
一是加强空天地海一体化通信网络规划设计。基于近海5G、卫星通信及水声通信等技术，联合各大科研院所，为空天地海一体化网络提供规划设计方案，打造通感算一体化多模态专网、探索远海通信、海底通信新模式，完善海洋立体观测网建设。推进全海域覆盖的空天地海一体化的海洋信息采集和通信体系网建设。
二是推进智慧海洋一体化应用。探索从全局出发，全面构建海洋信息服务体系建设。基于中国联通五大主责主业，探索在同一的技术要求和标准框架之下，打造智慧海洋基座平台。在海洋防灾减灾、智慧渔业生产、水产品质量、海洋政策汇达、海洋产业发展、海洋科技创新、海洋行政执法、海洋资源管控、海洋生态修复、海洋测绘发展、现代海洋牧场等等海洋产业上，面向不同的服务对象、领域和场景，开发软件能力，配套硬件设备，实现模块化可拆分的智慧海洋能力体系，提供开放包容的智慧海洋信息服务。逐步推进海洋状态全面感知、信息广泛互联、资源按需分配、服务协同智能的智慧海洋新模式。
三是研究建立智慧海洋安全体系。面向海洋综合感知、海洋信息通信、海洋信息资源处理分析与智能服务等各个环节，探索建立全过程全覆盖的信息安全防护体系和信息安全管理体系，为海洋数字产业化和海洋产业数字化发展打造安全基座，确保基础设备、核心系统、关键数据的安全可控。
四是推动智慧海洋关键技术研发。新一代信息技术在海洋领域的应用日趋广泛，未来重点在5G+北斗定位、无线通信和卫星网络融合、遥感技术和海洋减灾、AI技术和海洋执法、区块链和海洋交通运输等方向形成产品，面向全国，提供能力输出。
随着国家海洋战略的推进和发展，以及通信技术的演进，新技术新方法不断涌现，未来海洋通信网络必然向着不受空间限制、更大容量、更高质量的方向发展。5G通信技术能够有效解决当前海洋通信覆盖不足、容量受限的问题，成为海洋经济发展刚需，推动海洋领域的智能化发展，加快我国海洋强国建设。
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjsbszl/5579.html
