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文档简介
5G智慧海洋发展研究报告
(2023年)
中国信息通信研究院无线电研究中心
中国移动通信集团有限公司
华为技术有限公司
2023年7月
前言
党的二十大报告明确提出“发展海洋经济,保护海洋生态环境,
加快建设海洋强国”等要求,我国智慧海洋迎来前所未有的发展契机。
随着新一代信息通信技术不断涌现,海洋领域各项信息基础设施建设
和信息化应用进程持续加速,智慧海洋的赋能效应逐步显现。
5G智慧海洋将以服务海洋经济发展和海洋生态环境保护为宗旨,
以5G为代表的新一代信息通信技术为支撑,以政府、企业和公众为
服务对象,涵盖自然资源、生态环境、农业、能源、交通、旅游等涉
海领域,加快推进数字海洋信息基础设施建设,推动海洋传统行业数
字化、绿色化、智能化升级,催生一批海洋产业新业态、新模式与新
装备,推动海洋经济与数字经济的深度融合与协同发展。
本报告由中国信息通信研究院、中国移动通信集团有限公司(含
中移湾区(广东)创新研究院有限公司)和华为技术有限公司共同编
制,介绍了5G智慧海洋的发展背景,从海洋资源、生态环境、渔业
渔政、能源开发、海上交通运输、海洋休闲旅游等方面,对我国5G
智慧海洋应用发展需求进行了梳理与分析;结合沿海、近海和远海等
差异化需求,发挥5G广覆盖、高速率、低时延等技术优势,提出构
建5G海域立体覆盖融合组网方案;从行业单位、终端设备、解决方
案等方面,开展5G智慧海洋产业生态发展研究。本报告最后提出加
快5G智慧海洋发展的几点建议,鉴于5G智慧海洋领域当前处于发
展起步阶段,我们对该领域的研究还有待于进一步深化,报告中存在
不足之处,敬请大家批评指正。
图目录
图15G智慧海洋应用总体视图.................................................................................6
图2广东省5G智慧海洋监管项目架构...................................................................9
图3海域生态环境监测预警.....................................................................................10
图4“闽投1号”海上牧场平台.................................................................................12
图5揭阳神泉5G海上风电项目.............................................................................13
图6董家口海事局5G“云登轮”远程船舶检查......................................................15
图7平潭智慧文旅综合管控平台............................................................................16
图85G智慧海洋融合组网架构...............................................................................19
图9海面5G700MHz+2.6GHz+4.9GHz组网示意图............................................20
图105G专网+高通量卫星方案示意图..................................................................22
图11测试内场和外场5G基站覆盖信号效果范围图...........................................23
图12海上船载基站通信解决方案..........................................................................23
图135G警务无人船.................................................................................................25
图14搭载5G模块的坐底式深远海智能化海珍品养殖网箱...............................28
图155G+无人机高清视频终端...............................................................................28
图16浙江舟山在渔船上安装5G+海洋卫星宽带的信号接收器.........................31
表目录
表15G智慧海洋分场景网络覆盖需求....................................................................18
5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
一、5G智慧海洋发展背景
智慧海洋是在海洋数字化的基础上,应用智能化技术、先进装备
技术发展而成的海洋高级系统形态,是智慧科技产业和海洋各类活动
的结合。海洋对全球政治、经济、军事等领域具有重要地位,是占据
经济发展和应对潜在战争的战略制高点,美国、加拿大、日本、欧盟
等世界主要发达国家和地区高度重视智慧海洋建设,在海洋立体观测
与通信系统、海洋空间数据基础设施、数字海洋应用、海工装备等领
域积极争夺国际竞争主导地位。
(一)国家高度重视海洋强国生态环境保护
党中央明确要加快建设海洋强国,推动绿色智慧生态文明建设。
习近平总书记强调,“发达的海洋经济是建设海洋强国的重要支撑”
“要加快建设世界一流的海洋港口、完善的现代海洋产业体系、绿色
可持续的海洋生态环境,为海洋强国建设作出贡献”。党的二十大报
告提出要“发展海洋经济,保护海洋生态环境,加快建设海洋强国”,
强化海洋安全保障体系建设。中央网络安全和信息化委员会在《“十
四五”国家信息化规划》提出,要加强自然资源和国土空间的实时感
知、智慧规划和智能监管,打造智慧高效的生态环境数字化治理体系。
国务院多个部委出台政策,推动智慧海洋加快发展落地实施。近
年,国家发展改革委、自然资源部、生态环境部、交通运输部、农业
农村部、国家海洋局等多个部委发布文件,推动海洋领域数字经济融
合发展,涉及智慧渔业、智慧港口、智能航运、智慧旅游等领域,促
进海洋产业数字化转型。2020年生态环境部印发《“十四五”海洋生
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
态环境质量监测网络布设方案》,将建成以1359个国控海水质量监测
点位为基础构架,涵盖海洋环境质量监测、海洋生态监测、海洋专项
监测、海洋监督监测四大类15个监测项目的总体网络布局和监测点
位布局,基本实现对我国管辖海域的全覆盖,构建海洋生态环境监测
网络。2021年12月国家发展改革委、自然资源部发布《“十四五”海
洋经济发展规划》,明确要着力提升海洋科技自主创新能力,畅通陆
海连接,增强海上实力。2022年,生态环境部等六部委联合印发《“十
四五”海洋生态环境保护规划》,加强应急响应能力建设,发展卫星、
无人机、无人艇等大面监测能力,着力提升海洋生态调查工作效率和
覆盖水平,并综合应用遥感监测、定点连续监测、现场快速监测、视
频监视监控等先进技术,以及互联网+、大数据、云计算、智能化等
科技手段,打造海湾生态环境智慧监管平台。
(二)沿海省市出台文件推动数字海洋建设
近年为积极落实国家部署,福建、广东、山东、浙江、海南等沿
海省市纷纷出台海洋经济相关文件,推动数字海洋加快建设,在海洋
立体观测网、海洋环境服务、海洋应急指挥和防灾减灾等领域取得显
著成效,形成了一批数字海洋应用示范,为海洋信息产业发展壮大提
供有力支撑。如:广东省作为全国海洋生产总值位居首位的海洋经济
大省,在《广东省海洋经济发展“十四五”规划》中提出到2035年
全面建成海洋强省的长期目标,要求推动服务于航行保障、海上搜救、
环境监测、生态调节、资源管理的海上新型基础设施建设。福建省先
后印发《加快建设“海上福建”推进海洋经济高质量发展三年行动方
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
案》、《福建省“十四五”海洋强省建设专项规划》,强调要“高标准推
进涉海基础设施建设”,培育海洋信息等七大新兴产业,构建富有竞
争力的现代海洋产业体系。山东省2021年印发的《山东省“十四五”
海洋经济发展规划》中明确“推动海洋产业与数字经济融合发展”,
将统筹推进海洋立体观测网、海洋通信网络、海底数据中心、海底光
纤电缆等基础设施建设,加快海洋数字产业化和产业数字化,依托智
能航运技术创新与综合实验基地,进一步完善海上5G通信实验网络
平台。海南省在《海南省创新型省份建设实施方案》指出,推动“智
慧海洋”工程试点建设,支持建设海洋信息感知、信息通信、海洋大
数据平台、海洋综合管理智慧应用、运维保障体系等为一体的智慧海
洋体系,为服务国家重大战略保障区建设提供科技支撑。
(三)我国5G发展进入规模化关键阶段
我国已建成全球规模最大的5G网络。截至2023年4月,我国
5G基站总数达273.3万个,占移动基站总数的24.5%,每万人5G基
站达到19.5站,5G网络覆盖所有地级市、县城城区;5G行业虚拟专
网累计超过1.6万个,在港口、医院、矿山、园区、工厂、景区等重
点场景初步实现了规模部署和复制,为5G赋能行业应用规模发展夯
实基础;5G移动电话用户数达6.34亿户,占移动电话用户的37.1%。
我国5G应用迈入规模发展关键期。2021年7月,工业和信息化
部等十部委联合印发了《5G应用“扬帆”行动计划》,为5G融合应
用发展指明了方向。5G在工业、采矿、电力、港口、医疗等垂直行
业融合应用规模复制,助力企业提质增效、降本减排,截至2022年
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
底,已有1700余家工厂企业、200余家采矿企业、250余家电力企业、
80余个港口、600余家三甲医院实现5G商用落地。工业和信息化部
2023年6月数据显示,5G融合应用已融入97个国民经济大类中的
60个,应用案例数超过5万个,5G应用发展已经进入规模化阶段。
5G行业应用开始向核心环节纵深渗透。垂直行业的数字化业务
类型多、差异大,对网络定制化的需求较高,5G开始通过“专网+应
用”深度融合融通,针对行业用户需求和痛点,逐步从视频监控、数
据采集等依托5G大带宽能力的通用场景,向远程控制、工业质检等
对5G低时延、高安全能力有显著需求的核心业务环节渗透,在企业
生产管理、生产流通等全生命周期发挥绿色安全、降本提质增效等功
效,5G正持续深化与垂直行业核心环节的融合,推动垂直行业场景
质变升级,助力行业数智化转型和高质量发展。
(四)5G+智慧海洋赋能海洋数字经济发展
智慧海洋是实施海洋强国战略的重要抓手,通过智能化信息技术
与先进海洋装备技术以及与人类海洋活动的结合,实现对海洋安全权
益、综合管理、资源开发、生态文明等活动的有效支撑,有效解决复
杂的海洋信息整合问题,改善海洋管控与海洋开发发展方式,提升海
洋强国发展的质量。5G具有广覆盖、高速率、大容量、低时延等优
势,能够支持高清视频传输、海上无人装备等高质量应用,实现实时
快速信息反馈和远程控制,并可根据实际需求灵活部署和配置网络资
源,能够适应复杂的海洋环境。未来5G将进一步推动构建空、天、
地、海、潜一体化的智慧海洋体系,与海事卫星、高空平台等通信方
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
式深度融合,加快推动海洋传统产业数字化、绿色化、智能化升级,
催生一批与新一代信息技术融合的海洋高端装备新兴产业,培育基于
数字化的海洋产业新业态、新模式与新技术,推动海洋经济与数字经
济的深度融合与协同发展。
5G智慧海洋推进海洋领域新型信息基础设施建设。由于海洋环
境的复杂性和远离陆地的特殊性,传统海域通信面临带宽和速率低、
成本高、移动性差等问题。5G可以有效解决有线技术移动性差、组
网不灵活、特殊环境铺设困难场景的网络部署问题,通过与云计算、
大数据、人工智能、增强现实/虚拟现实等新兴技术的深度集成,打造
云、网、边、端一体化的泛智能基础设施,加速海洋领域新型基础设
施服务能力升级。
5G智慧海洋赋能海洋领域各行业数字化转型发展。5G智慧海洋
将深入海洋领域各垂直行业实现融合发展,如在海洋渔业、滨海旅游、
涉海服务、海洋生态环保、海洋预报减灾、海洋远程执法等领域,通
过增强生产要素协同性和产业链条完整性,助力传统海洋产业提质增
效和转型升级,保障海洋产业安全稳定高效运行,加快推动海洋产业
体系现代化实现。在新模式方面,5G助力探索形成可循环、可持续、
效益显著的海洋领域商业模式,如引入5G技术助力渔民在海上通过
直播带货等形式拓宽产品销路,实现传统渔业产业振兴发展。
5G智慧海洋催化海洋装备数字产业化价值提升。5G智慧海洋将
带动海洋领域传统装备设备的进一步优化升级,大大推进海洋信息技
术装备国产化进程,增强我国海洋数字产业竞争力,更好更安全地服
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
务智慧海洋各项应用。5G智慧海洋将催化国内一批海洋装备高技术
攻关突破与产业化进程,如海洋信息感知技术装备、新型智能海洋传
感器、智能浮标潜标、无人航行器、智能观测机器人、无人观测艇、
载人潜水器、深水滑翔机等,加速推动我国智慧海洋工程体系化建设
及海洋电子信息技术产业的高质量发展。
二、5G智慧海洋应用需求分析
(一)5G智慧海洋应用总体视图
当前,5G智慧海洋应用涉及多个涉海领域,如自然资源、生态
环境、农业、能源、交通运输、旅游等,可将应用服务分类如下:
来源:中国信息通信研究院
图15G智慧海洋应用总体视图
1)海洋资源保护领域,在海域资源保护中,5G多用于海域监测
管理、海洋观测调查以及灾害应急处置;在海岛资源保护中,5G主
要应用于海岛监测管理和特殊用户海岛保护。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
2)海洋生态环境领域,通过5G+生态环境调查评价、5G+海洋生
态保护、5G+污染监测防治等应用,实现对海洋生态环境的数字化监
测;另一方面,通过5G+海洋倾废污染监管、5G+陆源污染监管、5G+
工程环保监管等应用,实现对海洋污染的监管执法。
3)海洋渔业渔政领域,在渔政管理中,5G主要可用于渔船管理、
作业监管;在渔业渔政养殖捕捞-冷链运输-海产销售的全生命周期中,
5G将赋能实现智慧养殖捕捞、渔船监测、环境监测、精准养殖决策、
智能化冷链仓储、线上创新交易等应用。
4)海洋能源开发领域,当前5G在油气开发和海上风电等场景的
应用较多,主要支撑智能勘探、开采监控、远程操控、智能管输、自
动巡检运维、电子围栏、机组检测等安全保障类应用。
5)海上交通运输领域,在海事监管中5G赋能海运监测保障、智
能预警、走私查办等应用;在应急救援中5G当前主要应用于海上搜
救、海上溢油应急处置;同时5G实现船舶数智化水平提升,推动船
岸协同、船舶自主航行、机舱监控等应用创新。
6)海洋休闲旅游领域,5G主要赋能游客服务和体验提升,用于
景区巡检、紧急救援、VR观光、AR导览等行业应用,以及视频娱
乐、个人直播、云游戏、应急呼叫等信息消费应用。
(二)5G+海洋资源保护领域
面对“越界捕捞、海域使用、海岛保护”等方面问题,自然资源
管理部门加强5G与海上宽带、人工智能、大数据、物联网等信息通
信技术结合,提升对海洋资源保护与开发利用监管能力,实现海域和
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
海岛资源全自动、全天候、实时的综合监管防护。
具体而言,5G+海洋资源保护领域可分为两大类场景:一是海域
资源保护场景中,5G结合雷达、摄像头、无人机等物联网感知终端,
可及时监测识别定位越界捕捞、盗采等违法违规行为,辅助监管人员
快速处置、高效执法,构建高水平的海洋资源综合监管体系;海洋观
测调查应用5G技术,能够进一步完善国家全球海洋立体观测网建设,
提升对重大自然灾害的感知能力,协助海洋科学调查与勘测,结合人
工智能技术实现全局高效分析和细节精确处置;灾害应急处置应用基
于5G回传的高清图像及视频,结合地理信息系统GIS能够实现快速
准确定位,及时完成自然灾害或人为事故的事前预警防范、事中高效
处理和事后快速取证。二是海岛资源保护场景中,5G支持海岛及周
边海域高清监控画面实时传输,对海岛资源开发利用活动进行监督管
理;同时结合卫星通信对领海基点、偏远海岛、无人海岛开展特殊用
途海岛的监控和管理,提升可靠性和实时性。
应用实践:广东5G+海洋自然资源监管
广东省海洋综合执法总队基于5G及无线电、卫星、专线网等多
网络互联互通的通信基础设施,搭建“一张网、一片海、一朵云、一
张图、一大厅、一平台、N应用”的智慧海洋综合执法架构,建成空、
天、陆、海一体化监测体系,开展行政执法管理、渔港渔船管理、渔
业捕捞管理、资源开发保护、海域海岛管理、海洋环境保护、海洋预
报减灾、应急救援处置等多场景应用,全面提升海域综合感知能力,
实现监管部门高效管理、统筹指挥、精准决策。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
来源:中国移动
图2广东省5G智慧海洋监管项目架构
(三)5G+海洋生态环境领域
面向近海环境污染严重、海洋生态系统受损等问题,海洋生态环
境管理部门推动5G与遥感、人工智能、大数据、物联网等信息通信
技术深度融合,强化海洋生态环境监测管理和污染防治能力提升。
具体而言,5G+海洋生态环境领域可分为两大类场景:一是生态
环境监测场景中,5G将与物联网相结合,进一步增强海洋生态环境
监测网络感知能力,有助于实现海洋全学科、全要素、全覆盖、全天
候的生态环境数据采集,提高海洋环境质量监测评估效率,为海洋生
态保护修复提供有力支撑。二是污染监管执法场景中,5G支持入海
闸坝、排污口、码头等重点区域监测装置数据实时回传处理,对陆源
入海排污情况和海岸工程施工关键指标进行自动化监控、闭环管理。
此外,通过5G网络整合地方水利局、环保局等部门视频监控和物联
感知资源,精准控制重点海域排污总量,提升对海洋工程施工单位的
监管效能,为发现、报告和制止海洋非法倾废行为提供数据支撑和技
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
术保障。
应用实践:福建宁德三都澳5G+海洋生态环境监管
福建省宁德市基于海域全覆盖5G网络搭建智慧海洋管理平台,
支持多种终端感知设备接入,实现三都澳海域生态环境监管全流程可
控,包括高清视频监控系统对岛屿、岛礁、岸湾、入海排污口等全海
域生态环境进行实时监测和全景管理,AI智能预警系统实现海漂垃
圾监管和治理的高效联动,进一步增强宁德市全海域生态环境可视化、
动态化管理能力,提升辖区海域塑料污染治理水平。
来源:中国移动
图3海域生态环境监测预警
(四)5G+海洋渔业渔政领域
为保护和合理开发利用渔业资源,在推动海洋渔业养殖捕捞和海
产品加工流通高质量发展中,5G可通过与卫星通信、人工智能、大
数据、物联网等信息通信技术结合,构建天、空、岸、海、底一体化
的渔业管理体系,促进渔业生产全生命周期阶段提质增效降本。
具体而言,5G+海洋渔业渔政领域可分为两大类场景:一是渔政
管理场景中,渔港部署的5G高清摄像头与渔船数据库连接,基于影
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
像智能识别船舶类型、是否在册等信息,实现渔船渔港动态监控;依
托5G网络全天候监测渔船海上作业状况,实时掌握船舶位置和告警、
台风路径等生产作业信息,在休渔期和台风期间指挥调度船舶回港,
维护渔业生产秩序和渔民生命财产安全。二是渔业产销场景中,如养
殖捕捞环节,5G结合无人机、传感器等终端设备,可实现海洋牧场
少人化或无人化驻守,实时传输养殖海域的海洋水文气象、海洋环境
等数据,完成海上牧场环境的精细化感知和智能化决策。冷链运输环
节,5G助力冷链运输全流程管控,结合VR、AR、数字标牌等技术
实现智慧仓储无人值守,以及跨国冷链的远程协作。海产销售环节,
5G支持海产品捕捞实时直播和远程交易,并结合AR/VR等新型终
端,为购买方透明化展示全流程渔业生产链,打造海产品电商销售新
模式。
应用实践:“闽投1号”5G+海上牧场
福建省“闽投1号”通过平台5G网络全覆盖,拉通声纳、光学、
视频等多种探测感知技术,支持实时视频监控、水质监测、海流气象
监测,结合自研AI算法对多维度数据统筹分析,系统性评价生产和
运营状况,实现温度、水质的自动调节以及饵料的精准投放,提升渔
业管理水平,推动深海养殖高质量发展。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
来源:中国移动
图4“闽投1号”海上牧场平台
(五)5G+海洋能源开发领域
面对海洋油气开发、海上风电等海洋能源工程中海洋环境恶劣、
设备运维成本高、从业人员安全风险大等痛点,5G可结合人工智能、
大数据分析、图像识别等信息通信技术,加快提升勘探、开采、输送、
储存等各生产环节的智能化水平,加强工程安全保障。
具体而言,5G+海洋能源开发领域可分为两大类场景:一是海洋
油气开发场景中,5G将贯穿勘探、开采、输送等全流程环节,如勘
探环节,实时回传物探船相关数据并进行预处理,提升海洋油气勘探
作业及数据分析效率;开采环节,5G为钻井平台、导管架平台等设
备平台提供数据实时稳定传输,支持5G无人机或机器人智能化巡检
及部分设备远程操控;输送环节,通过5G对生产数据、设备状态、
环境信息实时采集与传输,输送管道状态监测、泄漏检测、地质灾害
监测等功能。二是海上风电场景中,5G将支撑设备建设运维全过程
安全效能提升,如建设环节,通过电子围栏系统保障施工及附近水域
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
船舶航行安全,解决建设期间施工安全隐患;运维环节,5G可覆盖
海上风电场及风机塔筒内部,通过5G无人机、风电场专用机器人等
终端设备,进行风电叶片检测、风机塔筒清洗、海上升压站巡检,实
现主动预警、智能决策、自动巡检、智能管控等可视化辅助功能,提
高设备感知能力、缺陷发现能力、状态管控能力、主动预警能力和应
急处置能力。
应用实践:揭阳神泉5G+海上风电
揭阳前詹风电公司联合揭阳移动通过5G基站天线调优和超远覆
盖技术,实现间隔10余海里的神泉一、神泉二海上风电场5G连接,
总体覆盖超过1000平方公里海域,利用5G大带宽、低时延特性,支
撑海上风电机组运行状态实时监测,助力风电叶片检测、风机塔筒清
洗、海上升压站巡检等运维环节智能化,并结合大数据技术开发电子
围栏系统,保障风电场建设期间施工及附近水域船舶航行安全。
来源:中国移动
图5揭阳神泉5G海上风电项目
(六)5G+海上交通运输领域
海上交通运输具备运输量大、通过能力强、气候条件影响显著的
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
特点,导致对交通运输部门监管能力提出全面、精细、快速反应的要
求,5G与人工智能、云计算、边缘计算、网络切片、北斗高精度定
位等信息通信技术应用在船舶上,能够在保障海洋船舶安全航行的同
时,增强海上交通运输全面实时监管能力。
具体而言,5G+海上交通运输领域可分为三类场景:一是海事监
管场景中,通过5G网络能够将部署在船舶、航标、航道沿途等处的
各类终端设备、传感设备连通,对航运业务全要素进行全面感知、自
动监测、智能预警,提升安全监督管理以及船舶航海保障能力,协助
相关执法单位实时监测、精准定位、快速查办海上走私。如北海航海
保障中心青岛通信中心依托5G网络探索落地智能航运、无人船通信
保障、海事智慧监管、智慧航道等应用,进一步提升监管执法效率。
二是应急救援场景中,针对水上交通事故、海上溢油等船舶污染事故
等突发事件,5G还能够支持海上精准定位搜救以及应急指挥决策,
进一步完善海上应急处置体系建设。三是智慧船舶场景中,5G为海
洋船舶信息化、智能化提供大带宽数据传输及高可靠远程控制保障,
实现智慧航运领域内船岸通信、船舶远程控制及自主航行、智能化机
舱监控等创新应用,推动航运业数字化和智慧化转型升级。
应用实践:山东青岛海事局5G+远程船舶检查
山东青岛董家口海事局通过5G实时视频传输技术有力支撑“云
登轮”远程船舶检查应用,船员穿戴可视终端设备,按照执法人员要
求取出船舶燃油样品并封存上交,实现执法人员登船检查同等效果,
解决了国际航行船舶登轮检查受限问题。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
来源:中国移动
图6董家口海事局5G“云登轮”远程船舶检查
(七)5G+海洋休闲旅游领域
为加快推动海洋休闲旅游产品迭代升级,提升游客休闲享受到海
洋丰富自然资源和人文景观的科技含量,5G可催生云端直播、AR/VR
全景旅游等新体验应用,促进海洋旅游产品服务加快创新。
具体而言,5G+海洋休闲旅游领域可分为两大类场景:一是游客
服务场景中,5G可与摄像头、传感器结合实时监控景区状况,帮助
涉旅企业加强监测管理能力,与无人机等新型终端结合实现无人化、
自动化巡检以及应急呼救等,保障游览秩序和游客安全,并在突发情
况下及时进行救援。二是体验提升场景中,到访海上景区的游客对通
信和娱乐存在较大需求,5G可实现个人直播、视频娱乐、云游戏等
创新服务,还可助力海洋景区探索落地VR观光、AR导览等新产品、
新服务,为游客提供新鲜有趣的游览项目。
应用实践:福建平潭5G+智慧文旅
服务平潭基于5G“一张网”搭建智慧文旅综合管控平台,在平
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
潭国际旅游岛为游客提供5G+AR/VR、5G+高清视频、5G+实时直播
等应用,为游客提供新的讲解和观看方式,并帮助无法坐船游览的游
客实现远程观看海景;此外,通过5G+视频监控+AI技术,保障游客
在游船上的安全,提升景区管理和应急的能力。
来源:网络资料整理
图7平潭智慧文旅综合管控平台
三、5G智慧海洋网络建设分析
当前,海洋领域的传统通信方式主要包括卫星通信、海底光/电缆
通信以及在沿海地区已铺设的Wi-Fi、2G/4G地面移动通信网络等,
未来5G将发挥其广覆盖、高速率、低时延等技术优势,通过与2G/4G、
卫星、Wi-Fi等多技术融合共同构建全海域覆盖网络,高质量地满足
沿海、近海和远海等各类通信业务需求,进一步深度赋能海洋各领域
各行业的智慧应用。
(一)智慧海洋5G网络建设难点分析
由于海洋场景在环境特征、业务需求等方面与陆地场景存在较大
差异,5G网络部署面临范围广、容量高、部署难等建设难点,且海
洋领域各行业的5G业务场景及需求有所差异,需有针对性地开展5G
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
建设设计方案部署。
一是沿海热点场景网络质量要求高。以往海洋的通信网络建设中,
海岸基站仅需保障沿海区域的语音业务和中低速数据传输即可,通信
业务类型受限。随着近海船只规模增加、业务量变大,海洋领域大量
的数字化应用向智慧化发展演进,如海洋养殖、船只监管等行业应用,
以及直播带货、视频娱乐等个人应用加快普及,对视频业务的需求增
大,如单用户上行速率需求达到6Mbps左右,对近海热点区域和场
景的5G网络覆盖服务质量提出新挑战。
二是离岸较远海域的网络建设覆盖难。尽管部分离岸距离较远海
域上船只密度显著低于沿海区域,但外海渔业、能源开采监测、海上
实时监控等业务要求持续稳定的通信网络覆盖。陆地沿岸基站信号传
输受地球曲率影响,随着离岸距离增加,网络覆盖和质量随之变差,
船载终端易脱网,海域通信主要依靠卫星和海岸基站有限的移动通信
覆盖能力,尤其远海及部分近海区域通信网络覆盖依托卫星通信进行
补盲,存在体验差、资费贵等痛点。
三是海洋复杂环境网络建设挑战大。由于海域基站的站址高度高、
小区覆盖面积大,海上组网小区间干扰的范围和强度相对陆地更加严
重,且海洋立体组网涉及终端类型较多,包括船载终端、无人机等,
易造成小区间干扰导致接入稳定性下降,对前期网络建设规划及抗干
扰技术要求较高。此外,海上基站离岸距离远,施工地点大多距离海
岸几十公里以上,设备运送需要人工配合潮汐时间进行搬运,施工难
度和安全隐患较大,深入海面的网络设施施工、供电和维护均面临一
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
定挑战。
(二)智慧海洋5G网络建设总体思路
为满足海洋领域各行业各领域的差异化场景需求,当前我国运营
商从离岸距离、用户类型、业务需求等角度出发,将海域网络划分为
沿海(离岸0~20km)、近海(20~40km)、远海(40~100km)和超远
海(100km以上)四类区域,以“沿海体验优、近海信号稳、远海呼
得着”为建网目标,构建5G海域立体覆盖融合组网网络,并利用5G
站点的环形覆盖特点,有效规避基站间同频干扰,提升海上通信保障
能力,保证智慧海洋5G网络高质量建设。
表15G智慧海洋分场景网络覆盖需求
沿海近海远海
离岸约20公里范围离岸约20~40公里范围离岸约40~100公里
定义
海域海域范围海域
主要渔排渔民、游客、锚海洋监管、渔业执法、无岛礁、海上钻井平
用户地船员、直播带货人岛屿覆盖、近海渔民台、风电场作业人员
业务上网、语音、渔排居视频监控、集群语音、数上网、语音、集群语
需求民IPTV据回传、北斗定位音、北斗定位
覆盖保障沿海区域5G网保障近海区域5G网络信保障远海区域VoNR
目标络体验优秀号和体验稳定语音业务体验连续
智慧海洋5G网络将采取5G+卫星+Wi-Fi融合组网方案,统筹考
虑热点场景和偏远地区的差异化需求,分区域覆盖沿海、近海、远海
三大场景,以高频段组网满足网络容量需求、低频段组网满足覆盖广
度需求,实现智慧海洋全场景网络覆盖。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
来源:中国移动
图85G智慧海洋融合组网架构
考虑到海域各业务对网络容量和覆盖范围需求不同,智慧海洋
5G网络将以低频段和中高频段结合部署为主,并采用高频段扩容方
式进一步保障5G网络上下行高速体验。此外,卫星通信能够在超过
5G覆盖远限的超远海场景下满足船只通信需求,并在沿海、近海和
远海场景中作为5G网络的补充。以中国移动为例,海洋5G网络采
用700MHz+2.6GHz+4.9GHz多频组网方式,可根据具体业务需求,
灵活选用频段进行叠加;具体而言,充分利用700MHz低频广覆盖优
势进行海域覆盖,面向沿海高业务量场景按需部署2.6GHz补充容量,
针对超级热点、大上行场景适当部署4.9GHz进一步解决容量需求。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
来源:中国移动
图9海面5G700MHz+2.6GHz+4.9GHz组网示意图
(三)智慧海洋5G网络建设部署方案
在沿海和近海区域,智慧海洋5G网络依托低频段保障网络广域
覆盖,按需叠加中高频承载热点场景需求。以中国移动为例,通过利
用5G700MHz“黄金频段”的广覆盖优势,能够确保沿海偏远区域网
络连续覆盖,有效满足海上泛在业务需求。同时充分发挥2.6GHz
MassiveMIMO高容量、大带宽能力,为行业单位、游客、渔民等用
户提供高速、稳定的上网体验;针对2.6GHz仍无法满足的智慧鱼排、
无人机巡检等应用,则通过4.9GHz频段进一步解决容量需求,从而
更好支撑部分超级热点场景。
在近海区域,智慧海洋5G网络还将与Wi-Fi、船载直放站结合,
提供多种接入方式。为解决近海区域公网覆盖难题,支撑安全监管、
气象监测、电子围栏等创新应用,可在无风电场/钻井平台/海洋牧场
等海上平台部署5G基站,通过海底光缆打通基站和陆地运营商核心
网控制面和用户面之间的链路,实现平台周边20-50公里范围海域的
5G信号覆盖,并与Wi-Fi、船载直放站相结合,为近海开放区域用户
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
提供兼备多种接入方式的网络服务。
在远海区域,智慧海洋5G网络充分发挥低频段覆盖范围优势,
结合高通量卫星增强网络覆盖。高通量卫星具备辐射功率大、频谱效
率高、单位带宽成本低的优势,能够在5G无法覆盖的超远海等区域
辅助提供网络服务。在40-100公里范围的远海区域,通常采用5G与
高通量卫星相结合的部署方式,在岛礁或舰船上建设卫星系统和5G
基站系统,通过卫星系统实现船载基站信号转发、链路自动寻星及跟
踪,通过5G小基站系统为移动终端提供信号,地面核心网回传通道
由基站BBU与卫星系统调制解调器连接提供,实现宽带互联网服务,
解决传统卫星带宽资源不足的痛点。
智慧海洋5G网络可依托多种增强技术,按需扩展网络能力。以
中国移动为例,基于上行SUL(SupplementaryUplink,上行增强)、
下行灵活CA(CarrierAggregation,载波聚合)等技术,可实现上下
行频段解耦,提升传输速率,更大限度发挥5G700MHz优势,同时
通过2.6GHzTDD与700MHzFDD协同,同步提升用户上下行体验。
在沿海、近海区域部署回传天线、信号增强设备、覆盖天线,能够实
现陆地沿岸基站信号的覆盖增强,进一步提升热点区域网络覆盖质量。
此外,5G智慧海洋还可为特殊应用场景提供安全专网。如在远
海区域,针对无需与外部网络互通的独立岛屿和部分大型船只,可采
用5G专网+高通量卫星组网方案,在本地部署的UPF/MEC或服务器
上完成应用处理,实现内部互通;高通量卫星在应急通信、回传告警
及用户访问公网等场景提供互联网接入,满足多业务需求。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
来源:中国移动
图105G专网+高通量卫星方案示意图
实践案例:南方海洋实验室海上应用5G专网建设项目
南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)(简称南方海洋实验
室)建设的珠海万山海上测试场是珠海市重点项目,目标是围绕智能
船艇、海洋无人系统、海洋仪器的关键核心技术,建设集研发测试、
检验认证、标准制定及国际交流合作一体的世界一流的海洋综合测试
场。中国移动广东公司珠海分公司采用2.6G+700M分层组网技术开
展测试场5G专网通信建设,探索海上船载基站通信解决方案,实现
近海、远海5G分级错层覆盖,既保障近海的网络容量,又满足试验
场边缘40公里的5G通信需求,为南方海洋实验室海上试验测试提
供关键可靠的通信保障支撑,为海洋数字化创新及海洋无人装备的规
模应用“铺路架桥”。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
来源:中国移动
图11测试内场和外场5G基站覆盖信号效果范围图
来源:中国移动
图12海上船载基站通信解决方案
四、5G智慧海洋产业生态分析
5G智慧海洋将5G技术扩展到海洋领域,不仅推动了行业数字
化的转型升级,为信息消费带来新赛道和新模式,同时也带动海洋设
施装备和相关解决方案的提质升级。当前,5G智慧海洋产业生态圈
初步形成,包括自然资源、生态环境、农业、能源、交通等海洋相关
行业单位、行业终端设备厂商及解决方案提供商等。如2023年,福
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
州市大数据发展管理委员会与交通运输部东海航海保障中心福州通
信中心、中国移动福建公司福州分公司共同签署福州“5G+数字海洋”
战略合作协议,福建省物联网行业协会同锐捷网络股份有限公司、福
信富通科技股份有限公司等18家数字企业共同签约成立了近海5G
产业生态联盟。5G智慧海洋产业聚集效应正在逐渐形成,成为推动
海洋经济高质量发展的新引擎。
(一)5G+海洋资源保护领域
在行业单位方面,为推动海洋资源的高效合理开发利用与保护,
自然资源部及其直属单位(如测绘研究中心、海洋减灾中心、第一/第
二/第三海洋研究所等)、派出机构(如南海局、北海局、东海局)积
极推进5G智慧海洋建设,国家海洋信息中心具体负责制订海洋信息
化相关发展战略、政策和标准规范,组织实施国家智慧海洋等重大海
洋信息化工程,承担国家海洋信息通信网的建设与运行,负责海域海
岛动态监管系统建设与运行,建设运行海洋生态预警监测信息系统,
承担军民兼用海洋环境信息保障服务。
在终端装备方面,5G推动水下摄像机、海洋监测仪器装备、科
考船、执法船、海巡艇、无人机等装备迭代升级,有效支撑海洋科考
调查、海上执法、现场巡检和应急救援等应用。如珠海云州智能科技
股份有限公司研发制造的5G警务无人船可执行海域巡逻侦查、警告、
驱离、水下探测等任务,对于夜间倾废、走私、偷渡等违法行为进行
高效巡逻侦查和执法取证,开展极端天气、恶劣环境或落水人员的应
急救援救助。再如上海未海海洋科技有限公司、青岛励图高科信息技
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
术有限公司开发的5G+海洋监测仪器装备产品可实时和长期连续观
测监测大气、海洋物理性质、化学性质、水层中的生物、海底岩石、
流体和微生物等。
来源:网络资料整理
图135G警务无人船
在解决方案方面,为维护海上秩序、促进海洋资源安全有效利用,
海域安防、海岛管控、海洋资源开发保护等一系列解决方案已开发完
成。如青岛海创智图科技有限公司开发海域安防管理系统,上海望海
大数据信息有限公司开发海上治安防控解决方案,有效打击对海上资
源的非法偷盗、非法偷渡、非法勘探等活动。中船(浙江)海洋科技
有限公司开发无人岛智能管控平台,实现雷达、AIS、光电摄像机、
5G无人机等设备一体化接入。广东海启星海洋科技有限公司开发海
上溢油模拟分析系统、海洋灾害态势分析综合展示系统、观测网系统
运行维护保障管理平台,支撑海洋资源调查监测、开发、保护、应急
减灾等服务。
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
(二)5G+海洋生态环境领域
行业单位方面,为推动海洋生态环境保护实现高效合理的监督管
理,生态环境部及其直属单位(如国家海洋环境监测中心)、派出机
构(如北海、东海、南海等海域生态环境监督管理部门)积极发展5G
智慧海洋,推动海域生态环境监测网络建设,助力海洋生态保护与修
复监管、重点海域综合治理监督协调、海洋污染事故与生态灾害预警
应急等,生态环境监测与科学研究中心具体负责各自海域内生态环境
保护督察、执法、纠纷调处、应急等信息化建设技术支持工作。
终端装备方面,海洋环境监测和保护管理相关仪器装备通过5G
技术实现技术能力水平加快升级,相关产品已推出上市。如厦门计迅
物联科技有限公司推出5G工业级环保数采仪,用于污染源监测、污
水处理、废弃监测、生态流量下泄监控等海洋环境监测。青岛罗博飞
海洋技术有限公司研发海洋监测浮标,配备微波、4G/5G、卫星等无
线通讯设备,通过搭载各类水文、水质传感器、气象传感器、声呐等
装置设备开展海洋环境监测和保护相关数据采集服务。同方江新造船
有限公司在生产的海上执法船上,通过光电跟踪、视频指挥等专用执
法装备配置VSAT或4G/5G模块实现海陆信息互通。
解决方案方面,一些深耕大数据、物联网等领域的高新技术企业
已开发海洋生态环境监测、治理、执法、监管等应用系统。如深圳雾
智数据开发近岸海域海洋生态环境监测系统,实现海洋环境监测点位
自动监测、用船周期性现场采集等,推动海洋生态环境监测体系建设。
四创科技有限公司开发了海洋环境综合监管平台,实现海域各类污染
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
源从源头、污染、影响的全过程预防预控。河北省众联能源环保科技
有限公司在渤海新区建立海洋生态环境执法监管平台,集成水质生态
环境监测、无人机影像巡查、海湾河口环保巡查、海水质量评估及污
染源影响分析、主要排污企业视频监管等功能,形成了海域生态环境
治理新模式。在福建宁德,5G智慧海洋管理平台的引入打造了智慧
海洋生态环境一站式监管方案,实现全海域海漂垃圾可视化、动态化
管理。
(三)5G+海洋渔业渔政领域
行业单位方面,远洋渔业、海水养殖、渔政执法、渔船渔港、休
闲渔业等相关单位或机构积极推动5G智慧海洋建设,强化运用信息
手段确保远洋渔业安全生产。近日,农业农村部、工业和信息化部等
八部委发布《关于加快推进深远海养殖发展的意见》,随着海洋牧场
建设综合试点工作展开,一批自动化、智能化的“5G+海洋牧场”水
产养殖新模式逐渐形成。如山东荣成爱伦湾国家级海洋牧场通过5G
水下摄像系统,开展5G+全景监控实现海洋牧场“无人值守”,促进
海洋牧场生产方式智慧升级。
终端装备方面,5G技术开始注入渔业渔政执法设备、大型海洋
渔业养殖装备,如在渔业执法船上部署5G+AI+算力视频监测识别装
备,速识别违法船舶以提升执法效率;通过5G高清视频或VR终端
开展海产品捕捞直播、直播带货等电商类应用。尤其近年深水网箱、
养殖工船等深远海养殖装备不断创新,从传统的养殖方式向智能化、
高效化方向转变,部分地方成立深远海养殖装备产业发展创新联盟,
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
积极推动新型养殖装备研发和产业化推广,推动远洋渔业基地和海产
品捕捞加工船等新型海洋渔业装备高水平建设。如山东烟台长岛在
“长渔1号”搭建5G海洋牧场主甲板平台,推动深海自动化养殖。
国鲍1号是在长岛建设的国内首座坐底式深远海智能化海珍品养殖
网箱,搭载5G信号站,配备了雷达看护设置和水质、气象、水温等
大数据监测装置,实现对养殖网箱及海洋牧场全天候监控监测。
来源:网络资料整理
图14搭载5G模块的坐底式深远海智能化海珍品养殖网箱
来源:网络资料整理
图155G+无人机高清视频终端
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
解决方案方面,一些针对渔政执法、渔业养殖的解决方案已相对
成熟。如雾实(福建)科技有限公司开发智慧渔港综合管理平台,提
供渔船进港-渔获物定点上岸-水产品交易三位一体综合监管业务应
用和服务,助力渔政管理者海洋渔业监管和治理能力提升。山东广为
海洋科技有限公司开发海洋牧场综合管理系统,助力渔业从业者掌握
海洋牧场生态状况、渔业资源状况及生产运营状况。
(四)5G+海洋能源开发领域
行业单位方面,为加快推进海洋油气勘探开发的数字化、智能化
建设,国家能源投资集团有限责任公司、中国华电集团有限公司等电
力生产企业及中国海洋石油集团有限公司等油气开采企业积极运用
5G改善海上通信稳定性和实用性,满足海上作业通信需求。如中国
华电集团有限公司在广东省建成近海深水区海上风机5G基站,为打
造“智慧风场”提供强大的通信保障。中海石油(中国)有限公司湛
江分公司文昌气田搭建海油领域首个5G+海上智能平台试点油气田,
将5G与海上平台生产中现有通信传输系统、生产控制系统及服务管
理系统等结合,全面助力海上平台向数字化、智能化转型。
终端设备方面,针对作业环境变幻多端的海上环境,一些海上风
电、石油、油气的勘测、巡检、开采、运输等所需的终端设备,如多
媒体融合通信终端、智能巡检手持终端现已开始嵌入5G模块。如深
圳市亿道信息股份有限公司开发的5G平板电脑具有全密封、高耐摔
度和高强度保护等级,为海上石油勘测作业提供有力设备保障。亮风
台(上海)信息科技有限公司、航天智控科技有限公司等开发5G网
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
联无人机、AR智能眼镜等设备,协助作业人员快速检测设备状态。
解决方案方面,面向海上风电、海上油气开采等建设运维开发的
全生命周期管理平台、综合运营管理平台、风电运营中心管控平台等
已陆续完成,全面推动海上能源领域与5G、互联网+、大数据等信息
通信技术实现更加广泛、更深层次的融合。如中信科移动通信技术股
份有限公司针对海上油气开采领域开发5G海上智能平台解决方案,
通过5G网络为平台上无线传感器接入、井口平台远程操控、移动作
业/外操/应急救援提供安全可靠的无线传输服务,实现作业监控、远
程操控,支撑海上油气平台安全、高效生产。
(五)5G+海事监管救援领域
行业单位方面,为增强海上搜救应急救援、船舶监管、海事巡航
和通航环境等方面的信息化技术支撑能力,交通运输部海事局、中国
海上搜救中心等部门及下属地方机构(如上海、天津、深圳、连云港
等十多省市海事局及北海、南海、东海的航海保障中心等)积极推进
5G部署,为海上遇险安全应急、行政执法、管理保障等提供高质量
的通信服务能力。如2023年,交通运输部东海航海保障中心福州通
信中心与当地政府、电信运营商共同签署福州“5G+数字海洋”战略
合作协议。福建海事局在宁德打造“5G海上执法平台”,帮助海事处
的工作人员进行海域现场的远程巡查执法,应急救援时将前端音视频
实时回传至后端指挥中心,大幅提升海事监管执法效能。
终端设备方面,除了配备在海事执法船上的5G云台摄像机、单
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
兵执法仪,船舶自动识别系统终端(AIS终端)、船载通信终端在原有
卫星通信的基础上集成5G宽带模块,为渔民和海上作业者实现与陆
地的上网和语音通信连接,以及各类船舶监管、智慧海洋监控。如福
建福大北斗通信科技有限公司、新诺北斗航科信息技术(厦门)股份有
限公司等开发的AIS终端集成了摄像头、雷达、测深数据终端等,支
持包括5G、卫星通信等多种形式在内的数据采集接入。成都鼎桥通
信技术有限公司、广州通则康威智能科技有限公司、鑫诺卫星通信有
限公司、浙江波星通卫星通信有限公司等研发基于蜂窝通信系统和卫
星通信系统的船载通信终端,可满足海上作业人员各类通信需求。
来源:网络资料整理
图16浙江舟山在渔船上安装5G+海洋卫星宽带的信号接收器
解决方案方面,厦门星创易联科技有限公司建设了智慧港口管控
平台、智能远程操控系统、智能码头感知系统,实现了港口岸边装卸
系统、水平运输系统和堆场装卸系统无人化操作。华为技术有限公司
形成了全套智慧港口解决方案,助力实现码头生产自动化。中国移动
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5G智慧海洋发展研究报告(2023年)
建设了船舶动态监管系统,通过融合视频、AIS(船舶自动识别系统)、
雷达、北斗等信号数据,向行业用户提供船舶安全监控预警、船舶智
能识别服务,同时能够助力管理者掌握特定海域船只航行情况,有针
对性开展执法工作。
五、加快5G智慧海洋发展建议
(一)加强涉海领域5G协同发展顶层设计
以建设海洋强国、发展海洋经济为核心目标,构建完善的5G智
慧海洋发展机制,统筹推进5G智慧海洋相关标准体系制定,组织探
索海洋场景5G融合技术适配与测试验证,打造5G智慧海洋发展合
作交流平台,强化海洋领域的
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