5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧園區(qū)中的典型應(yīng)用

王繼梅

【摘要】? ? 5G網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)速率、移動(dòng)性、空口時(shí)延、可靠性等方面都有大幅度的提升。提升智慧園區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、科學(xué)決策水平、服務(wù)管理水平、以及事件處置能力也是未來(lái)的主要發(fā)展方向?；?G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及智慧園區(qū)的發(fā)展需求，本文將5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于智慧園區(qū)服務(wù)的專(zhuān)利申請(qǐng)作為研究對(duì)象，基于專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行專(zhuān)利檢索并進(jìn)行專(zhuān)利數(shù)據(jù)分析，選取了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下智慧園區(qū)的幾個(gè)典型應(yīng)用進(jìn)行介紹，并預(yù)測(cè)未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧園區(qū)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 智慧? ? 園區(qū)? ? 速率? ? 時(shí)延

引言：

2008年IBM公司提出了智慧地球的理念，而智慧城市的概念正是源于此。近年來(lái)，我國(guó)高度重視智慧城市的建設(shè)與發(fā)展，而智慧園區(qū)可以說(shuō)是建設(shè)智慧城市的一個(gè)必經(jīng)之路，也可以說(shuō)是一個(gè)小型的智慧城市。智慧園區(qū)作為智慧城市的主要助推器，已逐漸成為未來(lái)城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。在國(guó)家政策的大力扶持下，全國(guó)各地園區(qū)的智慧化建設(shè)也正在如火如荼的進(jìn)行著。

2021年我國(guó)將實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用，5G 網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)人和人、人和物、物和物之間的泛在互聯(lián)，5G網(wǎng)絡(luò)致力于應(yīng)對(duì)差異化、多樣化業(yè)務(wù)的巨大挑戰(zhàn)，其可以滿(mǎn)足高移動(dòng)性、超高速率、超高流量、超低時(shí)延等多種能力指標(biāo)。5G網(wǎng)絡(luò)的商用將有力推動(dòng)邊緣計(jì)算、VR/AR、AI等前沿技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，因此，會(huì)孕育出一大批服務(wù)于智慧園區(qū)的新興應(yīng)用場(chǎng)景。

園區(qū)的管理、運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)業(yè)孵化等等方方面面都伴隨著新技術(shù)的誕生發(fā)生著翻天覆地的變化。5G切片為工業(yè)制造類(lèi)園區(qū)里低時(shí)延提供了安全通道，5G+MEC為園區(qū)大量的個(gè)性化計(jì)算需求提供了數(shù)據(jù)計(jì)算基礎(chǔ)。同時(shí)保障了數(shù)據(jù)不出園區(qū)，數(shù)據(jù)本地化存儲(chǔ)處理的要求。MEC上部署云桌面，為園區(qū)的創(chuàng)新型企業(yè)提供了輕資產(chǎn)辦公，為研發(fā)型企業(yè)的代碼安全提供了基礎(chǔ)資源。

總之，隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其周邊配套應(yīng)用的發(fā)展以及智慧園區(qū)從管理到運(yùn)營(yíng)的多樣化需求，出現(xiàn)了一大批服務(wù)于智慧園區(qū)的專(zhuān)利申請(qǐng)，各個(gè)企業(yè)也在該領(lǐng)域進(jìn)行專(zhuān)利布局以期提升自身的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力并在未來(lái)獲取更大的市場(chǎng)份額。

一、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)

5G網(wǎng)絡(luò)是在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，其是對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到當(dāng)今的每一個(gè)行業(yè)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)正在向著萬(wàn)物互聯(lián)的方向快速發(fā)展。

與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)速率、移動(dòng)性、空口時(shí)延、可靠性等方面都有大幅度的提升[1]。5G網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線(xiàn)資源的利用率上也明顯優(yōu)于4G網(wǎng)絡(luò)，能夠大量傳輸數(shù)據(jù)，還可以科學(xué)配置通信資源，提高用戶(hù)的通信體驗(yàn)。

1.2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)的影響

ITU為5G網(wǎng)絡(luò)定義了增強(qiáng)移動(dòng)寬帶eMBB、海量機(jī)器類(lèi)通信mMTC和超可靠低時(shí)延通信URLLC三大應(yīng)用場(chǎng)景。

eMBB場(chǎng)景是指在現(xiàn)有移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，對(duì)于用戶(hù)體驗(yàn)等性能的進(jìn)一步提升。典型應(yīng)用包括超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等，主要追求人與人之間極致的通信體驗(yàn)。

mMTC是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，典型應(yīng)用包括智慧城市、智能家居等，這類(lèi)應(yīng)用對(duì)連接密度要求較高，同時(shí)呈現(xiàn)行業(yè)多樣性和差異化。

URLLC典型應(yīng)用包括工業(yè)控制、無(wú)人機(jī)控制、智能駕駛控制等，這類(lèi)場(chǎng)景聚焦對(duì)時(shí)延極其敏感的業(yè)務(wù)，高可靠性也是其基本要求[2]。

在萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的背景下，5G網(wǎng)絡(luò)的到來(lái)，能夠滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的所有需求。5G網(wǎng)絡(luò)通過(guò)將5G本身的網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放、智能化RAN等技術(shù)與人工智能、云計(jì)算、控制技術(shù)、AR/VR、傳感器技術(shù)等基礎(chǔ)技術(shù)相結(jié)合，將會(huì)孕育出更多的創(chuàng)新業(yè)務(wù)以及創(chuàng)新應(yīng)用[3]。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)不僅需要繼續(xù)面對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，同時(shí)還需要滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展所衍生出來(lái)的多樣化的業(yè)務(wù)需求。

1.3 5G網(wǎng)絡(luò)跟MEC的結(jié)合

隨著5G技術(shù)的大量商用，結(jié)合5G大帶寬、低時(shí)延、多連接的特點(diǎn)，未來(lái)5G將成為萬(wàn)物互聯(lián)的入口。而MEC跟5G的巧妙結(jié)合，將使終端流量更少的回到核心網(wǎng)繞行，直接通過(guò)5G邊緣5GC的UPF轉(zhuǎn)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)，大大降低網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用訪(fǎng)問(wèn)時(shí)延。

結(jié)合到園區(qū)本身的場(chǎng)景，5G結(jié)合MEC解決了低時(shí)延、數(shù)據(jù)園區(qū)本地處理、AI能力部署、大數(shù)據(jù)平臺(tái)部署等計(jì)算問(wèn)題。利用MEC平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)智慧園區(qū)AI智能辦公，包括AI門(mén)禁、智能安保巡邏機(jī)器人、廠(chǎng)區(qū)車(chē)輛管理、人員管理、孵化器管理、智能通行、智能視頻分析、5G無(wú)人機(jī)、智能物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、智能環(huán)衛(wèi)等等。

二、5G網(wǎng)絡(luò)在智慧園區(qū)中的典型應(yīng)用

5G助力萬(wàn)物互連，實(shí)現(xiàn)園區(qū)/場(chǎng)館/樓宇設(shè)施全覆蓋感知，科學(xué)化、精細(xì)化綜合管控、完成各類(lèi)信息數(shù)據(jù)的集中分析展示和統(tǒng)一調(diào)度指揮。本文選取5G網(wǎng)絡(luò)在智能園區(qū)中的應(yīng)用作為研究對(duì)象，基于對(duì)專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行專(zhuān)利檢索并進(jìn)行專(zhuān)利數(shù)據(jù)分析，選取了5G網(wǎng)絡(luò)在智能園區(qū)中應(yīng)用的幾個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行介紹如下。

2.1 利用5G技術(shù)的智能機(jī)器人

采用5G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制指令的高速傳輸，云端大腦為智能設(shè)備與機(jī)器人之間提供了包括智能視覺(jué)，自然語(yǔ)言處理和其他人工智能的能力。

移動(dòng)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)MCS架構(gòu)為云端智能機(jī)器人提供了端到端的安全保障。而服務(wù)于機(jī)器人的控制器RCU實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人與云端大腦之間的控制功能?；谌四樧R(shí)別功能，智能機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)內(nèi)VIP客戶(hù)的主動(dòng)接待，智能講解功能。通過(guò)人臉識(shí)別、人體檢測(cè)、人證核驗(yàn)等技術(shù)同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)園區(qū)內(nèi)的智能識(shí)別的功能。

2.2 利用5G的智能停車(chē)

5G智能停車(chē)系統(tǒng)以部署5G車(chē)位感知終端為主，運(yùn)用智能識(shí)別、云計(jì)算、智慧物聯(lián)等技術(shù)，通過(guò)識(shí)別車(chē)輛號(hào)牌判斷車(chē)輛的進(jìn)出權(quán)限，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)車(chē)位空余情況進(jìn)行停車(chē)引導(dǎo)直至完成停車(chē)，實(shí)現(xiàn)了從車(chē)輛進(jìn)出控制、快速通過(guò)到智能停車(chē)引導(dǎo)的全自動(dòng)化智能停車(chē)綜合管理應(yīng)用。

5G深度覆蓋使得全城域車(chē)位管理一體化成為現(xiàn)實(shí)，將使得地下停車(chē)場(chǎng)的信號(hào)質(zhì)量顯著提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于停車(chē)位的精細(xì)化管理。

AR路徑規(guī)劃，根據(jù)定位系統(tǒng)，在客戶(hù)指定區(qū)域，例如室外/室內(nèi)大廳AR界面中顯示實(shí)時(shí)定位;配合路徑規(guī)劃，訪(fǎng)客能更好的到達(dá)停車(chē)位;將路線(xiàn)標(biāo)記在真實(shí)世界中，場(chǎng)景可以覆蓋傳統(tǒng)地圖無(wú)法實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)精度不高的園區(qū)內(nèi)。

2.3 利用5G技術(shù)的無(wú)人機(jī)監(jiān)控

高性能無(wú)人機(jī)結(jié)合5G、AI等技術(shù)拓展了園區(qū)常規(guī)監(jiān)控的物理距離，利用5G網(wǎng)絡(luò)可以完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等園區(qū)監(jiān)控功能。無(wú)人機(jī)在空中不受地形和視線(xiàn)的限制可以很大程度上提高巡查效率。無(wú)人機(jī)搭載普通相機(jī)提供了更加宏觀(guān)的視角從而提升全局監(jiān)控的能力。

另外，在遭遇突發(fā)事件時(shí)，利用無(wú)人機(jī)的快速機(jī)動(dòng)能力，能夠快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，圖傳現(xiàn)場(chǎng)圖像，提高了對(duì)于突發(fā)事件處理的時(shí)效性。

通過(guò) 5G 無(wú)人機(jī)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)規(guī)范化、常態(tài)化的空中安保巡視和設(shè)備點(diǎn)檢。利用 5G 的高速率、高可靠低時(shí)延無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)， 可以將搭載在無(wú)人機(jī)上的攝像頭視頻（可見(jiàn)光高清、紅外等）實(shí)時(shí)傳送到廠(chǎng)區(qū)綜合控制中心。通過(guò)對(duì)視頻圖像進(jìn)行基于人工智能的物體識(shí)別、模式識(shí)別分析，判斷所巡檢的地點(diǎn)是否存在安保異常或火警異常并實(shí)現(xiàn)智能提示，最大限度降低安保人員日常勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.4 利用5G技術(shù)的智慧路燈

智慧路燈整合燈桿、5G 基站、MEC 邊緣網(wǎng)關(guān)、超高清攝像頭、環(huán)境傳感器等設(shè)施，通過(guò)在路燈內(nèi)集成環(huán)境光感應(yīng)、集中控制器和NB-IOT通訊模塊，將路燈信息采集反饋到智慧園區(qū)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每盞路燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、照明亮度進(jìn)行精準(zhǔn)控制。方便管理同時(shí)對(duì)于低能耗也很有意義。

三、智慧園區(qū)未來(lái)發(fā)展方向

智能園區(qū)管理將趨于數(shù)據(jù)化，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析做出決策。使用報(bào)表、統(tǒng)計(jì)圖表的形式，直觀(guān)展示園區(qū)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。建立報(bào)表模型數(shù)據(jù)，分析推送管理各層面所需要的數(shù)據(jù)。比如：訪(fǎng)客進(jìn)出數(shù)據(jù)、巡邏車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、辦公能耗數(shù)據(jù)、園區(qū)運(yùn)維人力投入數(shù)據(jù)、消防檢查、企業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)、企業(yè)物流數(shù)據(jù)等。利用園區(qū)的各種運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析從而為園區(qū)建設(shè)更好的服務(wù)。

智慧園區(qū)的發(fā)展目標(biāo)是在園區(qū)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)上使園區(qū)管理更為人性化、智能化，能都提高園區(qū)服務(wù)效率，降低人工收費(fèi)與管理成本，提升入駐園區(qū)的企業(yè)的辦公及生活水平。智慧園區(qū)的管理是全方位、多層次的管理，但是一般而言園區(qū)規(guī)模都比較大，因此，管理起來(lái)比較復(fù)雜。

伴隨5G 2B定制網(wǎng)的發(fā)展，在安全、效率和體驗(yàn)等方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的5G智慧園區(qū)將成為園區(qū)未來(lái)發(fā)展的主流，以5G為基礎(chǔ)的泛在感知網(wǎng)絡(luò)將使得大量的系統(tǒng)性和價(jià)值性的園區(qū)數(shù)據(jù)被獲得，從而為園區(qū)的安防監(jiān)控、產(chǎn)業(yè)服務(wù)、交通管理等應(yīng)用需求提供助力，最終提升園區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、科學(xué)決策水平、服務(wù)管理水平、以及事件處置能力。在未來(lái)智能園區(qū)的建設(shè)中，持續(xù)提高智能園區(qū)的智能化水平，提高服務(wù)效率，降低管理成本以及快速推動(dòng)5G智慧園區(qū)的商用將成為發(fā)展目標(biāo)。

四、結(jié)束語(yǔ)

提高智慧園區(qū)的服務(wù)效率、管理水平，降低管理成本將是未來(lái)園區(qū)智能化建設(shè)的發(fā)展方向。在安全、效率和體驗(yàn)等方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的5G智慧園區(qū)必將成為未來(lái)園區(qū)信息化發(fā)展的趨勢(shì)。

隨著5G用戶(hù)逐漸增多，AI、大數(shù)據(jù)、MEC、云計(jì)算以及智能硬件的逐漸成熟和使用。伴隨智慧園區(qū)的一系列新技術(shù)、新科技、新業(yè)態(tài)會(huì)不斷孵出，將為園區(qū)的管理者、使用者最大效率的提供服務(wù)。

隨著5G通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，必將助力智慧園區(qū)產(chǎn)生更多新的應(yīng)用，從而使得智慧園區(qū)的管理更加的科學(xué)和高效。同時(shí)也能在節(jié)省能源的同時(shí)最大化創(chuàng)造企業(yè)價(jià)值。使萬(wàn)物的溝通更自然，數(shù)據(jù)更有價(jià)值，決策更有理有據(jù)，人們的生活更和諧美好。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 商建波，5G通信的關(guān)鍵技術(shù)分析[J]，電子技術(shù). 2021，50（02）

[2] 趙志強(qiáng)，5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)及其無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)[J]，網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) 信息與電腦（理論版）. 2020，32（02）

[3] 楊敬，葛涵濤，陸燁曄，5G技術(shù)在智慧醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景淺析[J]， 中國(guó)衛(wèi)生信息管理雜志. 2020，17（06）