5G網絡技術在智慧園區中的典型應用

王繼梅

【摘要】? ? 5G網絡在數據速率、移動性、空口時延、可靠性等方面都有大幅度的提升。提升智慧園區生態環境質量、科學決策水平、服務管理水平、以及事件處置能力也是未來的主要發展方向。基于5G網絡的技術優勢以及智慧園區的發展需求，本文將5G網絡技術用于智慧園區服務的專利申請作為研究對象，基于專利數據庫進行專利檢索并進行專利數據分析，選取了5G網絡技術下智慧園區的幾個典型應用進行介紹，并預測未來5G網絡技術在智慧園區中應用的發展趨勢。

【關鍵詞】? ? 5G? ? 智慧? ? 園區? ? 速率? ? 時延

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，我國高度重視智慧城市的建設與發展，而智慧園區可以說是建設智慧城市的一個必經之路，也可以說是一個小型的智慧城市。智慧園區作為智慧城市的主要助推器，已逐漸成為未來城市發展的必然趨勢。在國家政策的大力扶持下，全國各地園區的智慧化建設也正在如火如荼的進行著。

2021年我國將實現5G網絡的大規模商用，5G 網絡將實現人和人、人和物、物和物之間的泛在互聯，5G網絡致力于應對差異化、多樣化業務的巨大挑戰，其可以滿足高移動性、超高速率、超高流量、超低時延等多種能力指標。5G網絡的商用將有力推動邊緣計算、VR/AR、AI等前沿技術的實際應用，因此，會孕育出一大批服務于智慧園區的新興應用場景。

園區的管理、運營、產業孵化等等方方面面都伴隨著新技術的誕生發生著翻天覆地的變化。5G切片為工業制造類園區里低時延提供了安全通道，5G+MEC為園區大量的個性化計算需求提供了數據計算基礎。同時保障了數據不出園區，數據本地化存儲處理的要求。MEC上部署云桌面，為園區的創新型企業提供了輕資產辦公，為研發型企業的代碼安全提供了基礎資源。

總之，隨著5G網絡技術及其周邊配套應用的發展以及智慧園區從管理到運營的多樣化需求，出現了一大批服務于智慧園區的專利申請，各個企業也在該領域進行專利布局以期提升自身的競爭實力并在未來獲取更大的市場份額。

一、5G網絡技術

1.1 5G網絡技術的特點

5G網絡是在4G網絡的基礎上發展而來的，其是對4G網絡的升級。隨著大數據時代的到來，數據已經滲透到當今的每一個行業，移動通信網絡正在向著萬物互聯的方向快速發展。

與4G網絡相比，5G網絡在數據速率、移動性、空口時延、可靠性等方面都有大幅度的提升[1]。5G網絡在無線資源的利用率上也明顯優于4G網絡，能夠大量傳輸數據，還可以科學配置通信資源，提高用戶的通信體驗。

1.2 5G網絡技術帶來的影響

ITU為5G網絡定義了增強移動寬帶eMBB、海量機器類通信mMTC和超可靠低時延通信URLLC三大應用場景。

eMBB場景是指在現有移動寬帶業務場景的基礎上，對于用戶體驗等性能的進一步提升。典型應用包括超高清視頻、虛擬現實、增強現實等，主要追求人與人之間極致的通信體驗。

mMTC是物聯網的應用場景，典型應用包括智慧城市、智能家居等，這類應用對連接密度要求較高，同時呈現行業多樣性和差異化。

URLLC典型應用包括工業控制、無人機控制、智能駕駛控制等，這類場景聚焦對時延極其敏感的業務，高可靠性也是其基本要求[2]。

在萬物互聯的物聯網時代的背景下，5G網絡的到來，能夠滿足物聯網時代的所有需求。5G網絡通過將5G本身的網絡切片、邊緣計算、網絡能力開放、智能化RAN等技術與人工智能、云計算、控制技術、AR/VR、傳感器技術等基礎技術相結合，將會孕育出更多的創新業務以及創新應用[3]。未來5G網絡不僅需要繼續面對移動互聯網業務發展所帶來的挑戰，同時還需要滿足物聯網技術發展所衍生出來的多樣化的業務需求。

1.3 5G網絡跟MEC的結合

隨著5G技術的大量商用，結合5G大帶寬、低時延、多連接的特點，未來5G將成為萬物互聯的入口。而MEC跟5G的巧妙結合，將使終端流量更少的回到核心網繞行，直接通過5G邊緣5GC的UPF轉發到互聯網，大大降低網絡應用訪問時延。

結合到園區本身的場景，5G結合MEC解決了低時延、數據園區本地處理、AI能力部署、大數據平臺部署等計算問題。利用MEC平臺可以實現整個智慧園區AI智能辦公，包括AI門禁、智能安保巡邏機器人、廠區車輛管理、人員管理、孵化器管理、智能通行、智能視頻分析、5G無人機、智能物聯網平臺、智能環衛等等。

二、5G網絡在智慧園區中的典型應用

5G助力萬物互連，實現園區/場館/樓宇設施全覆蓋感知，科學化、精細化綜合管控、完成各類信息數據的集中分析展示和統一調度指揮。本文選取5G網絡在智能園區中的應用作為研究對象，基于對專利數據庫進行專利檢索并進行專利數據分析，選取了5G網絡在智能園區中應用的幾個典型的應用場景進行介紹如下。

2.1 利用5G技術的智能機器人

采用5G通信技術實現機器人控制指令的高速傳輸，云端大腦為智能設備與機器人之間提供了包括智能視覺，自然語言處理和其他人工智能的能力。

移動內聯網MCS架構為云端智能機器人提供了端到端的安全保障。而服務于機器人的控制器RCU實現了機器人與云端大腦之間的控制功能?；谌四樧R別功能，智能機器人可以實現對園區內VIP客戶的主動接待，智能講解功能。通過人臉識別、人體檢測、人證核驗等技術同時也能夠實現園區內的智能識別的功能。

2.2 利用5G的智能停車

5G智能停車系統以部署5G車位感知終端為主，運用智能識別、云計算、智慧物聯等技術，通過識別車輛號牌判斷車輛的進出權限，同時根據實時車位空余情況進行停車引導直至完成停車，實現了從車輛進出控制、快速通過到智能停車引導的全自動化智能停車綜合管理應用。

5G深度覆蓋使得全城域車位管理一體化成為現實，將使得地下停車場的信號質量顯著提升，進而實現對于停車位的精細化管理。

AR路徑規劃，根據定位系統，在客戶指定區域，例如室外/室內大廳AR界面中顯示實時定位;配合路徑規劃，訪客能更好的到達停車位;將路線標記在真實世界中，場景可以覆蓋傳統地圖無法實現或實現精度不高的園區內。

2.3 利用5G技術的無人機監控

高性能無人機結合5G、AI等技術拓展了園區常規監控的物理距離，利用5G網絡可以完成實時數據傳輸、監控、遠程控制等園區監控功能。無人機在空中不受地形和視線的限制可以很大程度上提高巡查效率。無人機搭載普通相機提供了更加宏觀的視角從而提升全局監控的能力。

另外，在遭遇突發事件時，利用無人機的快速機動能力，能夠快速到達現場，圖傳現場圖像，提高了對于突發事件處理的時效性。

通過 5G 無人機平臺，可以實現廠區范圍內規范化、常態化的空中安保巡視和設備點檢。利用 5G 的高速率、高可靠低時延無線網絡， 可以將搭載在無人機上的攝像頭視頻（可見光高清、紅外等）實時傳送到廠區綜合控制中心。通過對視頻圖像進行基于人工智能的物體識別、模式識別分析，判斷所巡檢的地點是否存在安保異常或火警異常并實現智能提示，最大限度降低安保人員日常勞動強度。

2.4 利用5G技術的智慧路燈

智慧路燈整合燈桿、5G 基站、MEC 邊緣網關、超高清攝像頭、環境傳感器等設施，通過在路燈內集成環境光感應、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運營平臺，實現對每盞路燈的開關狀態、照明亮度進行精準控制。方便管理同時對于低能耗也很有意義。

三、智慧園區未來發展方向

智能園區管理將趨于數據化，通過大數據分析做出決策。使用報表、統計圖表的形式，直觀展示園區實時運行數據和歷史運行數據。建立報表模型數據，分析推送管理各層面所需要的數據。比如：訪客進出數據、巡邏車運行數據、系統運行數據、環境監測數據、辦公能耗數據、園區運維人力投入數據、消防檢查、企業用水數據、企業物流數據等。利用園區的各種運營數據進行大數據分析從而為園區建設更好的服務。

智慧園區的發展目標是在園區信息化建設的基礎上使園區管理更為人性化、智能化，能都提高園區服務效率，降低人工收費與管理成本，提升入駐園區的企業的辦公及生活水平。智慧園區的管理是全方位、多層次的管理，但是一般而言園區規模都比較大，因此，管理起來比較復雜。

伴隨5G 2B定制網的發展，在安全、效率和體驗等方面獨具優勢的5G智慧園區將成為園區未來發展的主流，以5G為基礎的泛在感知網絡將使得大量的系統性和價值性的園區數據被獲得，從而為園區的安防監控、產業服務、交通管理等應用需求提供助力，最終提升園區生態環境質量、科學決策水平、服務管理水平、以及事件處置能力。在未來智能園區的建設中，持續提高智能園區的智能化水平，提高服務效率，降低管理成本以及快速推動5G智慧園區的商用將成為發展目標。

四、結束語

提高智慧園區的服務效率、管理水平，降低管理成本將是未來園區智能化建設的發展方向。在安全、效率和體驗等方面獨具優勢的5G智慧園區必將成為未來園區信息化發展的趨勢。

隨著5G用戶逐漸增多，AI、大數據、MEC、云計算以及智能硬件的逐漸成熟和使用。伴隨智慧園區的一系列新技術、新科技、新業態會不斷孵出，將為園區的管理者、使用者最大效率的提供服務。

隨著5G通信技術的進一步發展，必將助力智慧園區產生更多新的應用，從而使得智慧園區的管理更加的科學和高效。同時也能在節省能源的同時最大化創造企業價值。使萬物的溝通更自然，數據更有價值，決策更有理有據，人們的生活更和諧美好。

參? 考? 文? 獻

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

[2] 趙志強，5G 網絡技術特點及其無線網絡規劃設計[J]，網絡與通信技術 信息與電腦（理論版）. 2020，32（02）

[3] 楊敬，葛涵濤，陸燁曄，5G技術在智慧醫療領域的應用場景淺析[J]， 中國衛生信息管理雜志. 2020，17（06）