为今天的技术转变今天的交通枢纽
Pekka Yli-Paunu，卡尔马自动化研究总监
图1：专用4G / LTE结合了最好的Wi-Fi和以太网，并增加了高速移动性。
Matthias Jablonowski，诺基亚Ports项目的全球实践负责人。
LTE / 5G工业无线为数字化未来做好准备。
在过去几十年中实施了连续的数字技术浪潮，全球港口的大多数终端运营都拥有各种有线和无线网络技术，从UHF和VHF，无线传感器网络（WSN）和LPWA，到以太网，网状无线和Wi-Fi - 每个都支持终端的不同应用。随着今天的4G / LTE网络和5G的到来，现在可以考虑将许多这些数字应用整合到一个安全的无线网络中，这将为进一步的自动化和显着的生产力提升奠定基础。
受到全球市场波动和数量不断增长的挑战，终端运营商需要变得更加敏捷和敏感。更快的周转时间，更好的与卡车和铁路运营商的协调，以及适应不断变化的船舶尺寸的能力都给终端运营带来了额外的压力。在泊位，码头，卡车和火车运营中，越来越依赖数字技术。物联网，机器学习和人工智能等工业4.0技术将在应对这些挑战方面发挥越来越重要的作用，部分原因在于实现终端的自动化，从而提供更大的灵活性和运营成本。
今天的'孤岛'终端技术
目前大多数端口使用的通信技术不足以满足终端运营的未来需求，因为它们采用数字化转型 - 特别是工业4.0应用在自主和远程操作领域的要求。今天，大多数终端已经实施了基于Wi-Fi的无线基础设施，用于在车载计算机上运行的中央TOS和TOS客户端之间以及起重机，终端卡车和跨运车中的平板电脑之间的数据通信。这主要用于作业分配和工作流协调。
语音通信通常由TETRA或VHF无线电处理，用于员工通信。以太网LAN通常可以回传Wi-Fi接入点，并将摄像机和更多固定设备（如轨道式起重机）连接到中央运营和商业应用。
无线部分是当今4G / LTE技术可以最好地改进的领域。端口操作中固有的高度移动性对Wi-Fi提出了挑战，并且通常，它几乎不可靠，安全或可预测。
专为移动网络设计的4G / LTE技术也更加安全，可以处理每个无线电的更多用户，并且能够处理更高带宽的应用，例如视频。至关重要的是，它甚至可以为摄像机，橡胶轮胎起重机或当今需要昂贵的布线基础设施的任何其他应用提供以太网级性能。
虽然LTE已经推出近十年，但它主要由移动网络运营商垄断，后者授权全球4G / LTE移动网络使用该频谱。其中一些公共航空公司已将这些频谱租赁用于工业应用，但成本通常太高而无法证明其使用的合理性。因此，对Wi-Fi的广泛依赖，其从未被设计为尽力而为的网络技术，不适用于商业或任务关键型应用。不幸的是，它是大多数企业唯一的无线网络选择。
终端的未来技术
与此同时，政府面临的广泛压力为工业和其他应用领域的企业提供了从医疗保健到采矿业的频谱。此外，4G / LTE供应商已开发出使用未经许可（例如，Multefire）或“轻微”许可频谱的解决方案。他们还开始生产企业级技术版本，与标准LAN或Wi-Fi网状网络相比，它们的安装和维护难度更高。结果是港口当局和码头运营商现在有更好的选择，因为他们计划数字期货。
图1概述了与私有LTE网络相比以太网和Wi-Fi的优缺点。最新版本还有其他功能。版本4.9G具有处理物联网设备的特定增强功能，以及在网络中创建安全切片以为应用程序提供特定质量级别控制（QoS）的能力，例如，更高的视频带宽或自动或远程的低延迟受控操作。
在未来五年内，4G / LTE旨在发展为5G，这就像一个超级充电的无线以太网。换句话说，它将能够处理当前通过以太网运行的任何应用程序的可靠性，安全性和容量，具有更强的扩展能力，处理极低延迟应用程序并通常支持工业自动化。
虽然5G的工业应用的普遍可用性还需要几年时间，但4G / LTE完全能够满足当今单一网络基础设施的终端通信需求。正如我们所看到的，它可以用更强大，更安全可靠的网络取代Wi-Fi，但它也可以取代TETRA或VHF网络。它支持动态群组通信，即按即说和推送到视频，以及呼叫调度控制和管理。
在移动性方面，4G / LTE还可以立即启用无人机或无人机检查等应用。无人机已证明自己是紧急情况下的关键技术，可以提供即时态势感知。它们在码头和码头作业中特别有用，它们可以提供远程视觉资产检查，危险物品监测和周边监视。有基于LTE的无人机解决方案，包括飞行中无人机的命令和控制以及HDTV信号的传输。
自治，远程操作......以及超越
远程控制设备，如橡胶龙门起重机，是展示4G / LTE和5G功能的另一个应用。远程操作需要非常低延迟的通信，因为需要来自远程操作员的几乎即时的响应。 LTE / 5G系统支持这些低延迟要求，包括支持PROFINET的第2层传输。它们还支持远程命令和控制设备所需的多个摄像机的视频上行链路要求。
使用移动蜂窝技术的优势还超越了无人机和移动设备的远程控制。公共4G和LTE网络面临的最大挑战是为密集的城市核心提供足够的覆盖，其中有许多高层建筑为无线连接带来了多重挑战 - 4G / LTE专门设计要克服的挑战。在较小规模上，终端和码头操作也是如此，其中容器堆栈可能对许多形式的无线产生实际困难。 LTE / 5G技术可以轻松克服这些挑战，在终端码头提供无处不在的覆盖。
展望未来，工业4.0应用将继续以数字方式改变终端运营。除了自动化和远程控制应用程序，我们还可以看到基于实时数据和复杂的工作流程管理软件对所有操作流程进行端到端管理的可能性。
链接各种数字点解决方案需要一个强大的关键任务通信系统来连接移动设备，传感器和执行器。这允许创建数字双胞胎，例如，软件分析可以使用它来优化整个工作流程。在终端操作方面，仅使用工作流程优化就可以节省7％到10％的操作整体效率。
虽然这在未来可能听起来很遥远，但一旦安装，私有LTE网络就可以作为未来发展的平台。作为这方面的一个例子，位于芬兰科特卡的HaminaKotka港口的终端运营商Steveco与诺基亚合作建立了一个私有LTE网络，以支持安装在船到岸起重机上的摄像机。该应用程序的设计只是为了记录处理前后容器的状态。因此，在未来保险索赔的情况下，很容易确立明确的责任。
此后，Steveco已经在LTE网络之上构建了其他应用程序，因为它就在那里。他们通过视频添加了周边监视和资产监控。终端和仓库中的所有货物处理设备和人员通过LTE网络进行通信。他们正在考虑可以从LTE网络启动的未来工业4.0应用程序。
另外，Cargotec旗下的卡尔玛正在对终端自动化和节能货物处理进行持续研究。他们的研究试验台还包括诺基亚的私人LTE网络。 “具有连接和应用层的数字自动化平台使我们能够测试新的服务产品和概念。这使我们有机会向我们的客户展示我们的新服务如何运作，这是特别有价值的，“卡尔玛自动化研究总监Pekka Yli-Paunu说。
所有行业的数字化转型正在迅速发展。终端运营也不例外。作为当今工业供应链中重要环节的一部分，它将成为未来港口的赌注，以实现数字意识和对所有通过它们的实时管理。自动化和自动化技术将在港口运营中发挥新的作用，就像它们在许多其他经济领域中使用一样。已经有一个强大的商业案例转移到4G / LTE，它只会随着时间的推移而加强。
Matthias Jablonowski是诺基亚Ports项目的全球业务负责人。由于对互联技术和数字化转型的机遇感兴趣，他在港口管理局和终端运营商的港口4.0和终端自动化项目上开展智能港口之旅。 Matthias一直致力于将诺基亚扩展到运输行业。
本文首次出现在“ 海事物流专业 ”杂志的JULY / AUG印刷版中。
