Application of 5G technology in airport production operation and business ecology
摘要：本文对国内外机场业务进行关键发现，通过5G与人工智能、AR/VR等新技术的融合应用，在安全、运行、服务、物流等方面进行探索，为提升机场生产运行效率，挖掘临空商业价值，改善旅客服务体验提供可行性方案。此方案经充分论证，部分机场已在无人驾驶、数字孪生等领域有应用案例，为5G在机场的落地实施提供了参考依据。
关键词：5G、人工智能、大数据、数字孪生、机场生产运行和商业生态
Abstract: This paper makes a key discovery of the domestic and foreign airport,through the integration application of 5G, artificial intelligence, AR / VR and other new technologies, explores the safety, operation, service, logistics and other aspects，so as to provide a feasible scheme for improving the airport operation efficiency, digging the airport business value，improving the passenger service experience. This scheme has been fully demonstrated, and some airports have application cases in unmanned driving, digital twin and other fields, which provides a reference for the implementation of 5G in the airport.
Key Words: 5G, artificial intelligence, big data, digital twin, airport operation and business ecology
2018年，民航局发布《新时代民航强国建设纲要》，明确指出推动机场管控模式、服务模式的革命性变革，实现“智慧运行”、“智慧服务”、“智慧管理”。2019年11月1日，我国正式开启5G商用，5G网络将为机场带来高速、可靠、低时延和高安全的综合信息通信服务。因此，有必要围绕航空器和旅客保障两大核心业务流程，思考5G+智慧机场解决方案，探索5G技术在机场生产运行和商业生态中的应用，提升机场安全、运行和服务品质。
一、5G概述
作为最新一代移动通信技术，5G致力于提供更高速率、更短时延、更大规模、更低功耗的网络，从信息通信技术发展与演进的轨迹分析，5G是基于2G/3G/4G移动通信技术的平滑演进。与4G相比，5G各方面的性能指标都有很大的提升，如表1所示[1]。
表1 5G系统性能指标
5G是全面推动经济社会数字化转型的关键基础设施，目前中国移动、中国电信、中国联通三大运营商正在多个城市积极进行5G试验网络建设和规模组网试验，推进5G的预商用和正式商用[2]。5G与垂直行业的融合应用将孕育新兴信息产品和服务，改变人们的生活方式，重塑传统产业发展模式，拓展创新创业空间。
5G智慧机场的主要特征是利用5G赋能物联网、云计算、人工智能、大数据等技术，围绕航空器和旅客保障两大核心业务，透过eMBB（增强移动带宽业务）、mMTC（海量终端通信业务）、uRLLC（高可靠低时延业务）三大应用场景，将业务需求与5G深度融合，覆盖航班流、旅客流、行李流和应急救援全流程，提升生产运行效率、用户体验和非航收益。
二、机场业务关键发现
针对国内外机场生产运行业务及非航业务情况进行调研，我们发现部分机场在值机、托运、安检等流程的自助化程度较高，在VR/AR、无人机等前沿技术试点及规划较广，但5G应用尚不成熟。此外，很多国际一流机场强调以旅客为中心的人性化服务，依靠机场品牌效应提高消费者黏度，并深入探索增值收益空间，推动非航商业的可持续发展。
（一）安全运行服务仍有提升空间
樟宜机场、大兴机场等在旅客服务、安全运营、节能减排等方面的建设取得了较好成效，但从行业总体建设情况看，智慧机场建设总体处于初级阶段，民航需要进一步聚焦人民群众的需求和关切，紧扣行业发展迫切需要解决的关键问题，因此机场在安全、运行、服务领域仍需要深入挖掘，结合5G与新技术应用制定解决方案。
（二）如何打通信息孤岛、实现万物互联
目前国内外机场都存在信息孤岛的问题。机场需要把所有的人、事、物连接到一起，并基于这些连接去做大数据分析，为指挥中心提供决策支持、为用户提供精准服务。5G网络标志全场景连续覆盖即将成为现实，这也将为室内场景的多元数字化带来无限可能，为未来新经济的发展提供动力。
（三）如何催生更多智慧应用落地
目前国内外机场都在加快前沿技术应用的落地，但仍受限于基础网络性能不足，信息交互和协同决策存在发展瓶颈。结合高速率、低时延、大带宽的技术特点，5G未来将在物联网、自动化调度、人工智能服务、行李跟踪等方面发挥巨大作用，为未来机场运行提供更加高效的网络支撑。
根据调研情况的总结分析，本文从关键发现上理清思路，为优化机场生产运行和商业生态提供可行性方案。
三、5G在机场的应用解决方案
利用5G打造基础信息服务平台，连接各个流程节点，通过收集车辆、设备、旅客等数据信息，在智慧中枢完成协同决策，结合人工智能、物联网、大数据、云计算等技术应用，进一步提升生产运行效率、挖掘商业价值【3-5】。
图1 5G+机场智慧中枢
（一）5G+生产运行解决方案
利用5G大带宽、低时延、大连接的特性，打造智慧管理平台，承载创新应用，提升机场运行效率和旅客服务体验。
1、5G+强化安防管控
借助5G大带宽、高速度、低时延等特点，覆盖全场提供4K高清监控预警、航空器/车辆/人员全流程视频跟踪等功能。5G+AR可帮助安保人员快速完成人员身份识别、危险物品对比、失物巡查等活动，并为监控中心提供360度全景现场情况，协助开展应急保障工作。此外，5G结合高性能无人机、AI等技术，可自动执行规划路线实现区域地毯式巡检、定向应急救援，通过动态感知安防态势，打造安防天网系统。
图2 5G+强化安防管控
5G的大带宽特性为高清图像提供传输保障，同时可以对低分辨率图像进行增强识别，借助高空天眼或场内高清摄像头，针对跑道施工作业、空中飞鸟、围界异常信息进行识别预警，有效保障场区安全运行。
2、5G+优化运行保障
通过5G+AI智能采集A-CDM关键节点，实现远程交互、高效运维，依托5G低时延数据传输性能，打通作业流程各节点信息，对实时上传数据进行多源分析处理，实现数据共享和统一决策管理，通过态势透彻感知和精准预测，提升机坪作业效率。
图3 5G+优化运行保障
通过5G+HUD设备，为车辆提供实时调度信息、航空器/车辆冲突预警信息、路径智能规划、AR实景导航等智能化应用。利用5G的URLLC（高可靠低时延）特性对车辆进行远程辅助驾驶和监控，通过分析航班信息、异常事件等情况，对系统控制终端或驾驶人员提供针对性的预警支持，提示并引导其修改当前行驶线路。相对于人工调度，5G+智能技术可以保障车辆24小时无差别工作状态，降低人工成本，提升运行效率。
3、5G+提升服务体验
依托5G大带宽、低时延特性，实现停车、安检、候机等环节的无感通行，结合视频分析、生物识别等技术，整合旅客关键信息，实现一站式智能化登机流程。利用“图像匹配+大数据分析”能力，打造5G智能布控体系，通过图像抓拍、视频录制、报警提示、实时语音通信等功能，对现有固定视频监控进行智能化补足，减少漏检、误放，避免人工疲劳所引起的安全风险，使机场的“智慧”、“平安”系数再上台阶。
图4 5G+提升服务体验
此外，依赖于5G大连接、大带宽特性，实现自助终端设备的灵活部署，为优化航站楼内空间布局提供可能，在航班高峰期、特殊时间段或异常事件处置时，通过灵活调配终端位置，释放更多运行资源。
4、5G+打造智慧物流
5G网络结合AGV支持无人驾驶、自动导航、路径优化和故障主动预防，通过智能调度系统，AGV可以自由移动、精确定位、准确完成系统“大脑”发出的指令，通过AGV自动识别电子标签，实现对每一个货物的有效分配和跟踪，取代传统配送过程中的人工验货、拣货、清算等流程，提升作业效率。
图5 5G使能AGV
同时，将简单场景下的小批量任务交给无人机，利用远程控制和自动飞行等方式实现货物运载，通过规避拥堵，摆脱地形干扰来提高配送效率，无人机上的AR设备能够实时获取仓储相关数据，例如入库、中转、出库信息，为仓储运作过程提供远程指导。5G+无人机将作业信息快速传送到终端，并实时监控工作进度，实现数据交互共享，提升仓储运作效率。
图6 无人机配送场景
利用5G网络切片完善高时效及低能耗的资源分配，实现AGV转运车、自动化运输、无人机的智能调度和多元协同，让货物流转信息更迅捷触达设备端、生产端、管理端，实现设备自决策、自管理及路径自规划，实现资源最优分配。
（二）5G+商业生态解决方案
利用5G实现智慧运营管理、智慧营销，打造新零售供应链，优化机场商业生态。
1、5G+数字孪生构建虚拟机场
数字孪生（Digital Twin）是利用数字化手段将实体机场中的人、 物和事件完全映射到一个1:1的虚拟机场，通过调整数字化要素，围绕海量数据信息的产生、处理、决策分析、业务应用、场景设计等，形成可接触、相互联结、智能化的数据信息链条，建立虚拟机场与实体机场的连接，实现机场这一开放复杂巨系统的可视化、智能化管理。
图7 5G+数字孪生构建虚拟机场
结合5G+数字孪生技术，在机场打造“XR数字孪生平行世界”，给旅客带来沉浸式互动体验，完善产业生态和服务品质。一方面通过5G直播、线上VR、云购物等方式，整合消费渠道及终端产业链，提升旅客线下体验；另一方面通过联合临空经济圈，打造线上会员权益体系，提升差异化服务能力。
2、5G+实现智慧营销
精准营销的实现是一个数据驱动持续运营的过程，依赖于5G实时、海量的大数据分析能力，在营销活动设计、多渠道投放上布局，在营销拉新、激活、转化、传播等环节上整合，根据业务指标的量化分析，实现迭代式优化的营销闭环管理。
图8 5G感知旅客画像
5G大连接特性能够提供基础感知能力，基于多渠道整合数据孤岛，全方位洞察、透视、评估和运营多边关系，实现旅客、产品、价格等多维度的精准刻画，从而为客群圈选、定向投放、产品定价等形成基础。通过5G+大数据不断沉淀用户信息，跨渠道打通流程节点，实现产品精准推送、智达于心，有效提高营销活动的价值转化能力。
3、5G+完善物流供应链
目前，机场各个物流渠道的订单、库存、配送互不相通，导致库存碎片化，无法进行统一控制，为应对未来以年轻消费者为主导的零售趋势以及互联网电商的竞争，物流供应商需要通过5G网络边缘节点融合线上和线下物流系统，提升商品制造、运输效率，优化用户服务和场景体验，形成全渠道共享运作体系。
图9 5G完善“最后一公里”配送服务
机场通过与第三方技术厂商在物流领域的合作，探索当前潜在的用户联系，不断优化“最后一公里”应用场景。此外，通过5G边缘计算能力，供应商能够更快捷的了解用户行为，挖掘更多有关分析决策的过程数据，确保将库存保持在适当数量，减少积压，提升物流供应链管理水平。
四、落地实施路径
5G在机场生产运行和商业生态中的应用落地主要分为以下三步：
（一）与运营商战略合作，实现5G网络切片服务
机场的地主优势结合政府的政策支持，使得其具备5G等新兴智能技术的建设和应用主导权。机场通过主动参与运营商5G公网部署工作，实现基础网络资源的共享互通，并为生产运行业务提供5G网络切片服务，保证数据传输的安全性和可靠性，为后期可持续发展奠定基础[6]。
（二）顶层设计+局部开展5G示范项目试验
1、分阶段、分重点开展5G建设。目前5G技术尚不成熟，配套应用是个分阶段、分重点的长期过程，需要明确场景、制定标准、合作创新，在赋能过程中不断调整和完善，共同推动5G在民航业的发展。
2、开展5G应用的顶层设计。在局部区域规划开展5G示范项目试验，将5G技术与人工智能、物联网、云计算、大数据、VR/AR、无人驾驶等前沿技术相结合，在民用航空领域试点应用，打造5G+应用标杆示范区，提高行业生产服务水平。
3、待应用成熟后，再移植改造到现有生产业务和商业生态中。从5G酒店、5G商圈、5G智慧物流等业务领域开展项目试验，待应用成熟后，再探索其在机场生产运行和商业生态中的典型应用，并逐步落地。
（三）向智能化平台服务商转型
1、开展5G经营服务。机场从运营商拿到特许经营权后就可以对场区内商家、驻场单位开展基本的5G连接服务，并获取基于连接的服务收益。
2、统一入口打造标准服务平台。机场一旦具备场区5G网络服务能力，就能作为第一入口拥有实时、完整的业务数据，并打造统一标准的公共服务平台、电子商务平台、商旅信息服务平台、物流信息管理平台、航空产业运营平台、运行指挥平台等开放平台，向智能化平台服务商转型，持续为整个临空经济核心区提供服务，从而实现可持续发展。
参考文献
[1] 冯武峰.5G应用技术与行业实践[M].人民邮电出版社.2020:33-35.
[2] 杨燕玲.5G关键技术及网络部署［M］.北京邮电大学出版社.2019:1-28.
[3] 孔德超.探索科学有效的数据治理之路[N].经济日报,2020-07-15(011).
[4] 5G应用创新发展白皮书[R].中国信息通信研究院.2020:10-44.
[5] 陈连顺.物联网及5G通信系统综述[J].数字技术与应用,2019,37(11):29-31.
[6] 黄劲安.迈向5G 从关键技术到网络部署[M].机械工业出版社.2020:205-211.
来源：重庆机场信息通信网络有限公司，作者：巫平，张俊，傅胤翔
