浅谈5G与智能建筑结合的应用场景

浅谈 5G与智能建筑结合的应用场景

黄孟果 杨超南 王小东 毛先明

中建五局第三建设有限公司 湖南 长沙 410000

摘要：自２０世纪７０年代以来，移动通信已经从模拟语音通信发展成为今天能提供高质量移动服务的数字通信。从１Ｇ到４Ｇ，人类的基本通信需求基本得到满足，方便快捷的移动通信给人们的工作和生活带来了翻天覆地的变化，也彻底改变了人们的生活方式。前几代移动通信更多解决的是人与人之间的交流沟通，但要全面实现人与物、物与物连接，达到万物互联，还需要有更先进的移动通信技术。建设美好的未来数字生活，仍是移动通信技术不断发展前进的驱动力。５Ｇ目前已经上升为世界科技大国的国家战略，各国都在争夺５Ｇ的先发优势。

关键词：5G；智能建筑结合；应用场景

1导言

随着国家通信部正式发放5G商用牌照，移动通信新时代即将到来。5G在智能建筑行业的应用将不局限于传统的建筑设备管理系统、信息应用系统、信息设施系统，而是不断催生建筑物综合管理系统的形成，以及相关技术及设备创新。对于移动通信的应用，受其网络覆盖区域和终端设备的约束，在智能建筑领域需要考虑下列问题。

2移动通信与智能建筑

智能建筑自诞生以来，其以高使用效率、强舒适性、低成本得以迅猛发展，成为当今建筑领域的宠儿，并已经成为今后大中型甚至相当多中小型建筑物发展的主流趋势。纵观我国智能建筑发展史，智能建筑总会伴随着科学技术的进步与革新不断融入新的内涵。5G商用牌照的发放，标志着我国进入5G商用元年。以增强移动宽带、超高可靠超低时延通信、大连接物联网为三大应用场景的5G技术将颠覆式地改变我们的生活。5G技术与智能建筑的融合，将会给智能建筑赋予“智慧的大脑”。5G相较于前几代通信技术，它不仅是更高速率、更大带宽和更强通信能力的技术，而且是多项业务与技术相融合的网络，更是一个面向业务应用与用户体验的智能化网络，终将形成以服务用户为中心的智慧化网络。5G与智能建筑的结合，将会使智能建筑的发展出现无限可能。

3５Ｇ的关键技术

在５Ｇ通信技术领域，大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术已成为业界关注的焦点；在网络技术领域，基于软件定义网络（ＳＤＮ）和网络功能虚拟化（ＮＦＶ）的新型网络架构已取得广泛共识。此外，包括灵活帧和时隙结构等技术也都成为５Ｇ通信的关键技术。

3.1全频谱接入技术

受限于站址和频谱资源，为了满足１〇〇Ｍｂｐｓ以上用户体验速率需求，除了需要尽可能多的低频段资源外，还要大幅提升系统频谱效率。大规模天线阵列是其中最主要的关键技术之一，新型多址技术可与大规模天线阵列相结合，进一步提升系统频谱效率和多用户接入能力。在网络架构方面，综合多种无线接入能力以及集中的网络资源协同与ＱｏＳ控制技术，为用户提供稳定的体验速率保证。

3.2超密集组网技术

该技术能够更有效地复用频率资源，极大提升单位面积内的频率复用效率；全频谱接入能够充分利用低频和高频的频率资源，实现更高的传输速率；大规模天线、新型多址等技术与前两种技术相结合，可实现频谱效率的进一步提升。

3.3新型多址技术

该技术通过多用户信息的叠加传输可成倍提升系统的设备连接能力，还可通过免调度传输有效降低信令开销和终端功耗；新型多载波技术在灵活使用碎片频谱、支持窄带和小数据包、降低功耗与成本方面具有显著优势。此外，终端直接通信（Ｄ２Ｄ）可避免基站与终端间的长距离传输，可实现功耗的有效降低。

3.4灵活帧和时隙结构技术

在低时延高可靠场景，应尽可能降低空□传输时延、网络转发时延及重传概率，以满足极高的时延和可靠性要求。为此，需采用更短的帧结构和更优化的信令流程，引入ＳＤＮ／ＮＦＶ等技术以减少信令交互和数据中转，并运用更先进的调制编码和重传机制以提升传输可靠性。此外，在网络架构方面，控制云通过优化数据传输路径，控制业务数据靠近转发云和接入云边缘，可有效降低网络传输时延。

4５Ｇ应用场景

２０１５年９月，丨ＴＵ正式确认了５Ｇ的三大应用场景，分别是ｅＭＢＢ，ｕＲＬＬＣ和ｍＭＴＣ，如 图１ 所 示 。（１）ｅＭＢＢ，就是ＥｎｈａｎｃｅＭｏｂｉｌｅＢｒｏａｄｂａｎｄ，增强型移动宽带。其特点是高速率、高带宽，这种场景就是现在人们使用的移动宽带（移动上网）的升级版，主要是服务于消费互联网的需求，其网络的带宽（峰值速率）能达到１Ｇｂｐｓ甚至几十Ｇｂｐｓ以上，主要应用在高清视频、３Ｄ视频和ＶＲ／ＡＲ等场景。（２）ｕＲＬＬＣ，即是ＵｌｔｒａＲｅｌｉａｂｌｅ＆ＬｏｗＬａｔｅｎｃｙＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，低时延、高可靠通信。其时延低于１ｍｓ，主要应用在自动驾驶、远程医疗、智能工厂、人工智能以及工业互联网等时延低、局可罪性场景。在这类场景下，对网络的时延和可靠性具有极高的指标要求，需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近１００％的业务可靠性保证。例如车联网，如果时延较长，网络无法在极短时间内对数据进行响应，就有可能发生严重的交通事故，甚至危害人身安全。（３）ｍＭＴＣ，即是ＭａｓｓｉｖｅＭａｃｈｉｎｅＴｙｐｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，海量物联网通信（或大规模机器类通信）。主要特点是低功耗、高连接密度，主要为监控类、传感器／智慧城市等海量物联网应用。例如智能井盖、智能路灯、智能水表电表等。这类终端分布范围广、数量众多，不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力，也能满足１００万／ｋｍ２连接数密度指标要求，而且还要保证终端的超低功耗和超低成本。三大应用场景均通过采用５Ｇ网络切片等方式，使一张网络同时为不同的用户提供服务，是集多种关键技术于一身的、真正意义上的融合网络。

5结语

随着互联网普及率的不断提升，互联网已从１．０消费阶段逐渐发展到２．０产业阶段。先进的物联网技术、通信技术、ＩＴ技术，将会帮助传统产业进行数字化、网络化、智能化的改造，从而实现整个产业链的转型升级。正如４Ｇ改变生活、５Ｇ改变社会，５Ｇ大带宽、低时延和海量连接等技术特点将会赋能传统行业和产业，必定带来更多创新型应用，希望业界同行以此为契机，共同努力推动５Ｇ发展，推动智能建筑的发展。

参考文献

[1].5G时代智能建筑行业的新布局[J].智能建筑,2019(11):15.

[2]李巧玲,郭凯.浅谈5G与智能建筑结合的应用场景[J].智能建筑,2019(11):26-27.

[3]王海保.5G时代下智能建筑应对之策[J].智能建筑,2019(11):35-37.

[4]金展.5G时代智能建筑行业的新布局[J].智能建筑,2019(11):43-45.