5G毫米波激发智能建筑梁

2020-12-23 11:23   来源: 互联网    阅读次数:3782

建筑是城市的骨架",科技赋予建筑力量,使城市的"骨架"更健康、更睿智,使城市焕发生机;随着新一代信息技术与物联网、云计算、大数据、人工智能等实体经济的深入融合,智能城市的建设迎来了一个发展的黄金时期,智能建筑行业也将迎来新的发展机遇。"-

5G"的愿景让信息伴随你而来,一切皆可及,这也是智能建筑的愿景。中国信息与通信研究所轮胎系统实验室副总工程师周峰在接受"科技日报"采访时表示,5G可以增强整个智能建筑的潜在神经系统,在基本的"土壤肥力"增加之后,各种应用场景肯定会迅速增长。

高频、大带宽、精确定位

5G毫米波的特性更适合智能建筑。

目前,建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)、智能建筑、智能操作与维护、物联网、区块链等新概念和新技术越来越多地出现在房地产基础设施的项目实施中。

有些人认为,与传统建筑相比,智能建筑最大的特点是智能设备的安装以及数据和信息的挖掘与集成。然而,在阿里巴巴智能建筑部门的资深专家孟涛看来,智能建筑并不是数字技术的简单嫁接。智能建筑是一座具有操作系统的建筑,是一种综合性的建筑,总是在网上生活,同时也是开放生态系统中人、机器、事物的深度整合。


他说:"智能建筑背后的关键技术是无处不在的网络连接。"基于现场人员和设备之间的连接,整合多维资源的智能服务可以将传统的办公大楼转变为智能建筑。

那么,智能建筑中的5G网络应该如何部署呢?据了解,全球5G的部署是基于两类频带,一种是低于该频段的6 GHz(Sub-6 GHz),另一种是毫米波(30 GHz-300 GHz)。

与亚6 GHz频段相比,毫米波最大的优点是频带资源非常丰富,带宽可达400兆字节,甚至800兆字节,无线传输速度可达10 Gbps。此外,毫米波还可以集成更多的天线,形成更窄的波束,空间分布能力很强。同时,由于其带宽大,空时延小,为高可靠性、低延迟业务的发展提供了天然的优势。有关专家认为,毫米波能源为以往移动技术难以支持的新应用提供了前所未有的支持,其室内覆盖将成为智能建筑的主要研究方向。

从人脸访问控制,智能访客,视频会议,多屏幕连接,无线屏幕拍摄,一键WiFi,云打印,到智能停车场,智能照明控制,空气质量测试。周峰认为,智能建筑内嵌了大量高科技的软硬件,网络终端可能有数万个,需要拥有超大带宽和很高的数据传输速率,而毫米波的特性正是能够满足这一需求的。其次,毫米波波束非常窄,天线尺寸比微波窄,具有良好的方向性,能够更好地分辨彼此之间较小的目标或更清晰地观察目标的细节,从而更好地实现基于移动凭证的路由、空间调度和访问控制等体系结构功能。

在2019年于巴塞罗那举行的世界移动通信会议上,美国高通公司专门测试了5G毫米波在室内场景中的应用。结果表明,毫米波可以在用户高度密集的室内场景中提供高带宽,并为包括智能手机、笔记本电脑和其他联网终端提供高容量、千兆比特率和低延迟连接。


与此同时,中国5G毫米波的室内覆盖测试也在迅速进行。在今年11月底的"世界5G大会"上,中国联通还透露,目前中国联通已经在一些场馆进行了毫米波实验。在北京的一些场馆,9 Gbps的峰值速率可以通过毫米波技术实现,为场馆提供安全、可靠、方便和高质量的网络服务,并为观众提供超级现场互动体验。

小型基站,光载射频"一层一政策

这些方法可以解决毫米波室内覆盖问题。

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虽然毫米波的室内覆盖市场很有吸引力,但用毫米波实现地面5G网络覆盖并不容易。无线电波具有频谱越高,衍射能力越差的特点。毫米波是一种超高频无线电波,覆盖半径相对较小,因此运营商需要建造一个非常密集的5G基站,支付很高的费用,想要用毫米波建设一个地面5G网络,以达到Sub-6 GHz覆盖的效果,还有很长的路要走。


例如,华为上海研究所发表的一篇论文"周峰"指出,毫米波很难从室外宏站覆盖房间。只有在靠近基站的方向才能有更好的覆盖,纵向深度几乎没有覆盖。


在以前的研究中,我们发现5G毫米波很难从室外覆盖室内。与3.5GHz波段信号相比,不考虑自由空间传播损耗的增加,在某些情况下,毫米波的建筑物穿透损耗比低频波段大6~16分贝。


2019年,美国电信运营商Verizon在芝加哥和明尼阿波利斯进行了5G毫米波覆盖实验。发现室外场景的传输速率非常高,一旦进入房间,传输速率就显著下降,甚至比4G网络还要慢。


周锋指出,在一些场景中,利用室外宏基站实现毫米波室内覆盖是非常困难的,例如金属涂层保温玻璃因节能降耗而在许多建筑中得到广泛应用,这种玻璃对电磁波有很强的阻隔作用,使得毫米波很难覆盖室外基站的室内信号。"这就要求在5G室内覆盖不同建筑结构时,采用高频、低频联合组网,以达到‘一楼一政策’。


在未来的5G建筑中,室外场景和室内场景应该分开,室内隔断很少,比如会议和展览中心场景,毫米波覆盖是没有问题的,在这样的物理基础上,我们可以建立先进的智能建筑信息系统,并且可以清楚地估计成本。"周峰说。


在高通2019年所做的实验中,室内网络覆盖基本上放弃了在室外建立基站的想法,而是使用了大量5G毫米波小基站,如15000平方米的终端,以实现10个5G毫米波基站的有效网络覆盖。


如何解决室内物理隔断的传播环境?"除了从建筑角度充分考虑小基站的部署外,光射频也将发挥重要作用。周峰说,光载波射频通信是光纤和微波技术的结合,它可以利用光纤损耗低、超宽带和抗电磁干扰等特点来传输无线信号,有效地解决了下一代超宽带无线接入对带宽和传输距离的要求,也可以有效地降低组网成本。

责任编辑:萤莹香草钟
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