5G毫米波挑起智慧建筑大梁

　　建筑是城市的“骨骼”，科技赋能建筑，将令城市的“骨骼”更健康、更智慧，从而让城市焕发出勃勃生机。随着物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术和实体经济深度融合，智慧城市建设迎来了发展黄金期，智慧建筑行业也将迎来新的发展机遇。

　　“5G的愿景让信息随心而至，万物触手可及，这同时也是智慧建筑的愿景。”中国信息通信研究院泰尔系实验室副总工程师周峰在接受科技报记者采访时表示，5G能够增强整个智慧建筑的底层神经系，基础的“土壤肥力”增加以后，各种各样的应用场景一定会迅速成长起来。

　　高频率、大带宽、精准定位

　　5G毫米波的特性更适合智慧建筑

　　当下，建筑信息模型（BIM）、地理信息系（G）、智能建造、智能运维、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。

　　有观点认为，相于传建筑，智慧建筑最大的特点就是智能设备安装以及数据信息的挖掘和集成。但在阿里巴巴智慧建筑事业部资深专家孟涛看来，智慧建筑不是简单嫁接数字化技术的建筑。智慧建筑是拥有作系的建筑，是全面感知、永远在线的新生命体，也是人、机、物深度融合的开放生态系。

　　而智慧建筑背后的关键技术，就是无处不在的连接。“在场内人和设备连线的基础上，融合度资源的智慧服务可令传办公大楼变身智慧建筑。”孟涛说。

　　那么，智慧建筑内的5G又该如何部署呢？据了解，全球5G部署基于两大类频段，一个是6GHz以下频段（Su-6GHz），另一个是毫米波频段（30GHz—300GHz）。

　　相Su-6GHz频段，毫米波最大的优势是频段资源非常丰富，带宽能达到400兆甚至800兆，无线传输速度达到10Gps。此外，毫米波可以集成更多的天线，形成更窄的波束，空间分布能力非常强。同时，由于其带宽大，因此产生的空口时延小，为高可、低时延业务的开展提供了天然的优势。相关专家认为，毫米波能为以往移动技术难以支持的新型应用提供前所未有的支持，其室内覆盖将成为智慧建筑的首要研究方向。

　　从人脸门禁、智慧访客、视频会议、多屏联动、无线投屏、一键WiFi、云打印，到智慧停车、智能灯光调控、空气质量检测……周峰认为，智慧建筑内嵌了诸多高科技软硬件，终端可能会数以万计，需要有超大的带宽和极高的数据传输速率，而毫米波的特性恰好能够满足这样的需求；其次，毫米波的波束很窄，相同天线尺寸要微波更窄，所以具有良好的方向性，能分辨相距更近的小目标或更为清晰地观察目标的细节，因此可以更好地实现诸如寻路、空间调度和基于移动凭证的访问控制等建筑功能。

　　在2019年巴塞罗那世界移动通信大会上，高通公司曾专门对5G毫米波室内场景应用进行了测试，结果表明：在用户高度密集的室内场景下，利用毫米波可以提供很高的带宽，为包括智能手机、笔记本电脑和联网终端带来高容量、数千兆特传输速率和低时延的连接。

　　与此同时，我国5G毫米波的室内覆盖测试也在快马加鞭地进行。今年11月底的“世界5G大会”上，中国联通方面也透露，目前中国联通已经在一些场馆中进行毫米波试验，在北京的一些赛场馆里面，通过毫米波技术可实现9Gps的峰值速率，能为场馆提供安全、可、便捷、高质量的服务，为观众提供超级现场的互动体验。

　　小基站、光载射频、“一楼一策”

　　这些方法能解决毫米波室内覆盖难题

　　尽管毫米波的室内覆盖市场前景，但应用毫米波实现地面5G覆盖却并不容易。无线电波有一个特性，就是频谱越高，绕射能力越差，毫米波是超级高频率的无线电波，覆盖半径相对较小，因此运营商需要建设非常密集的5G基站，付出高昂的成本，想要应用毫米波建设地面5G达到Su-6GHz覆盖的效果，还有很长的路要走。

　　周峰举例，华为上海研究所公开发表的论文表明，测量结果显示毫米波从室外宏站覆盖室内非常困难，只有在近基站的方向才有较好的覆盖，纵深处几乎没有覆盖。

　　“在过去的研究中我们看到，5G毫米波从室外覆盖室内非常困难，与3.5GHz频段信号相，除去自由空间传播损耗的增量，在一些场景下毫米波的建筑物穿透损耗低频段大6到16分贝。”周峰说。

　　2019年电信运营商Verizon在芝加哥和明尼阿波利斯两个城市开展了5G毫米波覆盖试验，发现其在室外场景的传输速率非常高，而一旦进入室内后，传输速率就显著下降，甚至4G还要慢。

　　周峰指出，从中国信息通信研究院以往测试中发现，利用室外宏基站实现毫米波室内覆盖在某些场景下非常困难，如出于节能降耗考虑，许多建筑大量应用了金属镀膜保温玻璃，而这种玻璃对电磁波阻隔效应非常强，使毫米波从室外基站覆盖室内信号变得非常困难，“这就要使用高频段和低频段的联合组网，在5G室内覆盖中针对不同的建筑构造做到‘一楼一策’。”

　　“在未来的5G架构中，室外和室内场景要分开，室内隔断很少的大型空间如会展中心场景，毫米波的覆盖是没有问题的，在这样的物理基础上可以构建出先进智能的智慧建筑信息系，而且成本可以做较清晰的估算。”周峰说。

　　高通公司在2019年做的实验中，室内覆盖基本放弃了在室外设立基站的思路，而是采用大量5G毫米波小基站，如在1.5万平方米的航站楼，用10个5G毫米波的小基站就能实现高效覆盖。

　　针对存在物理隔断的室内传播环境，又该如何解决呢？“除了从建筑设计角度充分考虑小基站部署方案外，光载射频也将扮演重要的角色。”周峰表示，光载射频通信是一种光纤和微波相结合的技术,可利用光纤低损耗、超宽带以及抗电磁干扰等特性来传输无线信号,能够有效解决下一代超宽带无线接入中带宽和传输距离的需求，同时还能有效降低组网成本。