基于5G边缘云的港口统一通信方案研究与实践

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022254

电信科学 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (11): 123-135.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2022254

基于5G边缘云的港口统一通信方案研究与实践

宁岩¹, 张蕾², 陆肖元¹

¹ 上海宽带技术及应用工程研究中心，上海 200436
² 青岛港国际股份有限公司，山东青岛 266011

修回日期:2022-08-20 出版日期:2022-11-20 发布日期:2022-11-01
作者简介:宁岩（1987- ），女，上海宽带技术及应用工程中心实验室技术负责人，主要研究方向为 5G/6G 关键技术、AIoT 边缘智能计算、算力网络及垂直工业领域行业应用
张蕾（1961- ），女，青岛港国际股份有限公司副总工程师、首席信息官，主要研究方向为港口信息技术、港口智能化技术、工业互联网技术、工业大数据技术、现代物流技术
陆肖元（1975- ），男，上海宽带技术及应用工程技术研究中心副主任、教授级高级工程师，主要研究方向为新型通信网络与数字孪生技术等
基金资助:
国家重点研发计划项目(2020YFB1710805)

Research and practice of 5G edge cloud based port unified communication scheme

Yan NING¹, Lei ZHANG², Xiaoyuan LU¹

¹ Shanghai Engineering Research Center for Broadband Technologies and Applications, Shanghai 200436, China
² Qingdao Port International Co., Ltd., Qingdao 266011, China

Revised:2022-08-20 Online:2022-11-20 Published:2022-11-01
Supported by:
The National Key Research and Development Program of China(2020YFB1710805)

摘要/Abstract

摘要：

5G边缘云具有分布式、灵活组网、快速部署和本地流量分流等优势，在港口等垂直工业领域有很广泛的应用前景，同时对实现港口统一通信也提出了一定的要求。在研究基于5G边缘云的港口统一通信架构的基础上，提出了针对港口现场全域各类要素实现全面感知、支撑自动化业务改造的5G边缘云功能框架。此功能框架能很好地适用于港口场景的有线无线网络融合的统一承载，可作为目前复杂环境下的港口网络统一通信的网络基础设施。最后在某港口码头上对该方案进行了实际验证。

关键词: 5G边缘云, 异构网络融合, 港口网络自运营, 统一通信

Abstract:

With the advantages of distribution, flexible networking, rapid deployment, and local data offloading, 5G edge cloud has a wide range of application prospects in the vertical industrial field such as ports, and also puts forward certain requirements for the realization of unified communications in ports.On the basis of studying the unified communication architecture of ports based on 5G edge cloud, a functional framework of the 5G edge cloud that realized a comprehensive perception of various elements of the port site and supported the transformation of automated services was proposed.The functional framework could be well applied to the unified hosting of wired and wireless network integration in port scenarios, and could be used as the network infrastructure of unified communication of port networks in the current complex environment.Finally, the scheme was applied to a port terminal for practical verification.

Key words: 5G edge cloud, heterogeneous network fusion, port network self-operating, unified communication

中图分类号:

TP292.5

宁岩, 张蕾, 陆肖元. 基于5G边缘云的港口统一通信方案研究与实践[J]. 电信科学, 2022, 38(11): 123-135.

Yan NING, Lei ZHANG, Xiaoyuan LU. Research and practice of 5G edge cloud based port unified communication scheme[J]. Telecommunications Science, 2022, 38(11): 123-135.

图/表 7

图1

图2

图3

表1

图4

图5

表2

参考文献 18

[1]	NOWAK T W , SEPCZUK M , KOTULSKI Z ,et al. Verticals in 5G MEC-use cases and security challenges[J]. IEEE Access, 2021(9): 87251-87298.
[2]	ROSTAMI A , . Private 5G networks for vertical industries:deployment and operation models[C]// Proceedings of 2019 IEEE 2nd 5G World Forum (5GWF). Piscataway:IEEE Press, 2019: 433-439.
[3]	IMT-2020(5G)推进组. 智慧港口5G专网应用白皮书[R]. 2020.
	IMT-2020 (5G) Promotion Group. White paper on smart port 5G private network application[R]. 2020.
[4]	董石磊, 赵婧博, 黄鹏 . 物流智能仓储的5G专网性能[J]. 电信科学, 2021,37(9): 153-158.
	DONG S L , ZHAO J B , HUANG P . Performance of logistics intelligent storage scene in 5G private network[J]. Telecommunications Science, 2021,37(9): 153-158.
[5]	陈俊明, 王岱, 封镭 ,等. 港口 5G 专网方案探讨[J]. 信息通信技术, 2021,15(5): 71-78.
	CHEN J M , WANG D , FENG L ,et al. Discussion on 5G NPN solution for port[J]. Information and Communications Technologies, 2021,15(5): 71-78.
[6]	DATTA S K , BONNET C . MEC and IoT based automatic agent reconfiguration in industry 4.0[C]// Proceedings of 2018 IEEE International Conference on Advanced Networks and Telecommunications Systems. Piscataway:IEEE Press, 2018: 1-5.
[7]	KHERANI A A , SHUKLA G , SANADHYA S ,et al. Development of MEC system for indigenous 5G test-bed[C]// Proceedings of 2021 International Conference on Communication Systems ＆Networks (COMSNETS). Piscataway:IEEE Press, 2021: 131-133.
[8]	杨术, 陈子腾, 崔来中 ,等. 功能分发网络:基于容器的智能边缘计算平台[J]. 软件学报, 2021,32(12): 3945-3959.
	YANG S , CHEN Z T , CUI L Z ,et al. Function delivery network:container-based smart edge computing platform[J]. Journal of Software, 2021,32(12): 3945-3959.
[9]	李克武 . 面向数字未来的智慧港口建设方案[J]. 港口科技, 2020(12): 7-9.
	LI K W . Smart port construction scheme for the digital future[J]. Port Science ＆ Technology, 2020(12): 7-9.
[10]	MLIKA Z , CHERKAOUI S . Network slicing for vehicular communications:a multi-agent deep reinforcement learning approach[J]. Annals of Telecommunications, 2021,76(9/10): 665-683.
[11]	罗本成 . 从新加坡港看全球智慧港口的发展趋势[J]. 中国港口, 2020(11): 5-9.
	LUO B C . The development trend of global smart ports from the port of Singapore[J]. China Ports, 2020(11): 5-9.
[12]	陈云斌, 王全, 黄强 ,等. 5G MEC UPF选择及本地分流技术分析[J]. 移动通信, 2020,44(1): 48-53.
	CHEN Y B , WANG Q , HUANG Q ,et al. 5G MEC UPF selection and traffic offloading technology analysis[J]. Mobile Communications, 2020,44(1): 48-53.
[13]	张力方, 程奥林, 赵雪聪 ,等. 5G 专网关键技术及设计部署方案研究[J]. 邮电设计技术, 2021(10): 1-8.
	ZHANG L F , CHENG A L , ZHAO X C ,et al. Study on key technology of 5G private network and deployment scheme[J]. Designing Techniques of Posts and Telecommunications, 2021(10): 1-8.
[14]	张艳 . 基于 5G 切片专线的组网技术和实现方法[J]. 电信科学, 2021,37(10): 143-151.
	ZHANG Y . Networking technology and implementation method based on 5G slice private line[J]. Telecommunications Science, 2021,37(10): 143-151.
[15]	袁满, 刘晓燕, 王科 . 5G 多频段组网和优化策略研究[J]. 电子技术应用, 2021,47(10): 16-21.
	YUAN M , LIU X Y , WANG K . Research on 5G multiband networking and optimization strategy[J]. Application of Electronic Technique, 2021,47(10): 16-21.
[16]	胡煜华, 沈文超, 王振华 . 5G 网络时间同步研究[J]. 电信工程技术与标准化, 2021,34(8): 82-86.
	HU Y H , SHEN W C , WANG Z H . Research on clock synchronization in 5G network[J]. Telecom Engineering Technics and Standardization, 2021,34(8): 82-86.
[17]	卢建福, 程明, 蒋清宏 . 1588v2协议在PTN中的实现[J]. 光通信技术, 2021,45(9): 59-62.
	LU J F , CHENG M , JIANG Q H . Implementation of 1588v2 protocol in PTN[J]. Optical Communication Technology, 2021,45(9): 59-62.
[18]	王燕伟, 霍思宇, 张澜 . 智慧港口高精度定位技术的应用讨论[J]. 邮电设计技术, 2021(7): 55-60.
	WANG Y W , HUO S Y , ZHANG L . Discussion on application of high-precision positioning technology for smart ports[J]. Designing Techniques of Posts and Telecommunications, 2021(7): 55-60.

关键性能指标	具体要求
速率	上行、下行需要支持多路视频和各类作业设备同时传输需求
终端接入能力	需要支持区域内有线、无线终端全接入
连接密度	需要支持单位区域内最大终端连接数
时延	满足岸桥远程控制、AGV高精度定位可接受的时延范围
可靠性	港口业务需要满足电信级可靠要求
移动性	需要满足区域内最快速移动终端的切换连续性
带宽	需要满足港口业务峰值传输带宽
安全性	需要满足港口设备、业务的冗余备份，视频、生产、办公网等隔离
运营维护	需要支持港口日志、图形化管理、自发卡运营
统一管理	对港口内异构网络的统一管理

指标	描述
上/下行时延	连续ping服务器323 795次不丢包，最小时延为5.620 ms
5G边缘云控制面	最高吞吐率为900 Mbit/s
现场信号极远点3 km覆盖	RSRP为-94 dBm，RSRQ为-10 dBm， SINR为11 dBm
系统切换恢复	最长硬切换恢复时间为5 min

基于5G边缘云的港口统一通信方案研究与实践

Research and practice of 5G edge cloud based port unified communication scheme

在线阅读

PDF下载

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 18

相关文章 3

Metrics

推荐阅读 0

[1]	杨琼,胡静,夏玮玮. 异构网络融合场景下车联网的移动性管理和资源管理[J]. 电信科学, 2015, 31(9): 60-65.
[2]	贺倩. 认知无线网络中拓扑重构的研究[J]. 电信科学, 2015, 31(8): 12-18.
[3]	牛奔,唐睿,林辉. B3G无线异构网络的切换技术研究[J]. 电信科学, 2007, 23(9): 49-52.