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[항만] 일본 로컬 5G 실증사례 (8): 로컬 5G를 활용한 선박조정 정보의 제공 및 영상 감시에 의한 항만 내 안전 관리
Provision of ship steering information using local 5G
August 12, 2022 | By 손장우 (son@netmanias.com)
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도바항에 착안하는 선박

 

 

선박 조타실에서 수신하는 선박조정 지원 화면

 

 [분야: 항만]  로컬 5G를 활용한 선박조정 정보의 제공 및 영상 감시에 의한 항만 내 안전 관리
 주관사: ZTV (CATV사)  수요기관: 도바항  실증기간: 2021.12-2022.03
 로컬 5G 주파수: 4.8-4.9GHz  5G망 구성: SA  이용환경: 옥외
 로컬 5G망 구조: 5G Control Plane 공유형(사업장내 UPF, 5G RAN)  5G Radio: eMBB
 주요 참여사와 역할
  - ZTV: 전체 총괄, Use Case 실증 주체 
  - Synclayer: 전체 SI 및 시스템 구축
  - NEC: 로컬 5G망 장비제공/환경 구축/기술실증 
  - 오키 전기공업: 플라잉뷰 시스템 환경 구축
  - TVSnext: 대시보드시스템, 4K 카메라 환경구축/설치
  - Araya: AI 분석 솔루션 제공
  - 도바상선고등전문학교: 실증지 제공

 

배경과 도입 효과

항만 분야에서 선박의 노후화로 인한 사고 우려와 일본 사회 전체에 걸쳐 일어나고 있는 인력 문제가 선박업계에도 마찬가지로 발생(선원의 고령화와 신규 인력 부족) 하고 있으며, 항만/부두내 선박의 안정적인 운항이 문제가 되고 있다. 이에 관한 해결책으로 로컬 5G망과 선박조정 시스템을 항만에 도입하여, 기존 항만 작업원들의 부하를 경감시키고, 사고를 억제하고, 부두에 이착안하는 선박들의 안전한 운항을 도모한다. 

 

로컬 5G 응용/Use Case: 부두 이착안시 선박조정 지원 정보의 제공(후방카메라의 도움을 받아 주차하는 것과 유사개념) 및 영상 감시에 의한 항만내 안전 관리.


부두 감시실에 대시보드시스템과 AI 서버가 설치되고 부두내 설치된 5대의 4K 카메라(1대 5Mbps x 2stream, 10Mbps)와 선박내 4대의 플라잉뷰 카메라의 합성영상(10Mbps)이 대시보드시스템과 AI 서버로 스트리밍된다. 

 

대시보드시스템은 수집된 영상, AI 검출 정보(선박의 기울기 등), 항만내 기상정보를 합성하여 두개의 대시보드 화면 - 항만감시대시보드 화면, 선박조정지원 대시보드 화면) - 을 생성하고, 각각 감시실 모니터와 선박내 조타실모니터/태블릿으로 실시간으로 스트리밍해준다. 


AI 서버는 4K 카메라 영상을 바탕으로 선박의 기울기, 로프장력, 인물검지, 선박의 위치정보 등을 검출하여 선박에 이상이 확인되면 경고를 대시보드로 보내준다. 


선박조정지원 대시보드화면에는 플라잉뷰(선박 상단에서 촬영한 선박주변 영상)과 부두에서 촬영한 항만내 영상(부두에 이착안시 항만내 전방위 상황파악용: 정박예정장소의 파도 높이, 타 선박 상황, 항만의 모습 등)으로 구성되며, 선박에서는 이 화면의 도움을 받아 안전하게 부두에 이착안한다.

 

 

로컬 5G 망구조: 도입 및 운영 비용을 절감하기 위해 5GC CP을 사업장에 두지 않고 NEC의 클라우드 코어 서비스(5GC CP as a Service)를 받음(구독료: 36만엔/년). UPF와 CU/DU, RU는 사업장내 설치되고, 5G 단말과 카메라는 항만 부두와 선박내 설치된다. 사업장(UPF)과 클라우드 5GC CP간은 인터넷상의 VPN 회선으로 연결된다. 


대시보드시스템으로 복수의 카메라 영상이 수집되고 여기서 대시보드화면을 생성하여 감시실과 선박으로 화면영상을 각각 전달한다. 즉, 대시보드시스템으로 사업장내 트래픽이 집중되며 이 시스템은 사업장내 에지 서버에 설치되어 있어 이로 인한 외부회선 비용은 없다.

 

 구분  설명
 사업장 외부  클라우드에 5G Core Control Plane을 공유
 사업장 외부 연결  사업장 – 클라우드: 인터넷(VPN)
 사업장내  UPF 1식, CU/DU 1식, RU 2식, 5G 단말 5식 
 선박내   5G UE 1식
 디바이스  부두내 4K 카메라 5식, 선박 1대 (플라잉뷰 카메라 합성기 1식 탑재)

 

Use Case/응용별 요구 사항과 로컬 5G망의 수용/지원능력

 

정고 기지국(RU)

   상향 (Uplink)  하향 (Downlink)

 응용 레벨의

 요구사항/목표치

 40Mbps (4K 카메라영상):

 부두내 카메라 4대 → 감시실

 (1대: 5Mbpsx2stream, 10Mbps)

 

 10Mbps (플라잉뷰 합성영상):

 선박내 플라잉뷰 합성기 → 감시실

 

 -

 20Mbps (선박조정 대시보드영상):

 감시실 → 선박내 조타실 모니터

 

 

 10Mbps (선박조정 대시보드영상):

 감시실 → 선박내 테블릿

 

 10Mbps (영상비교테스트용)

 감시실 → 부두내 테블릿

 응용레벨 토탈  총 50Mbps   총 40Mbps

 실증 사업장에서

 로컬 5G망 실측치

 50Mbps 이상 달성함  40Mbps 이상 달성함

 

호텔옥상 기지국(RU)

   상향 (Uplink)  하향 (Downlink)

 응용 레벨의

 요구사항/목표치

 10Mbps (4K 카메라영상):

 부두내 카메라 1대 → 감시실

 (1대: 5Mbpsx2stream, 10Mbps)

 

 10Mbps (플라잉뷰 합성영상):

 선박내 플라잉뷰 합성기 → 감시실

 20Mbps (선박조정 대시보드영상):

 감시실 → 선박내 조타실 모니터

 

 

 10Mbps (선박조정 대시보드영상):

 감시실 → 선박내 테블릿

 응용레벨 토탈  총 20Mbps   총 30Mbps

 실증 사업장에서

 로컬 5G망 실측치

 20Mbps 이상 달성함  30Mbps 이상 달성함

 

로컬 5G 장비: NEC

 

실증과제후 사업화 계획

 

2022년에 도바항에서 실증을 계속하여 성능을 향상시키고, ZTV가 선박조정지원 및 항만 감시 솔루션을 패키지화하고 표준모델을 만들어 타 항만, 선사로 확산 적용 개시 계획임. 또한 ZTV 서비스 영역외 지역의 서비스를 위해  일본 케이블TV연맹이 각 지역의 CATV사 대상으로 본 실증 모델을 보급하여 각 지역의 CATV사가 사업을 추진하게 한다(일본내 항구수 932개).   

 

 

 

 

 

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