浅谈丨5G通信技术之智能楼宇应用发展趋势（一）——室内定位应用

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作者：孙明显卓展工程顾问有限公司

智能楼宇的应用，部分功能基于技术壁垒，现阶段无法实现或不能做到一部到位，需要通过多个系统分别实施才能实现，在一定程度上造成了工作量及成本的增加，更重要的是，有些系统的设置仍然需要采用传统的设置方法，因技术限制无法进行突破，只能等着科技技术进一步提高，以待进行完善优化。

随着通信技术的不断发展，终于迎来了5G，相对4G，其带宽速率提高了近100倍，并且相应的带宽容量、吞吐量都大幅提高，故对于智能楼宇的应用发展，应该说是一次非常好的契机，作为行业的从业者，尤其包括方案概念设计、产品生产的人员，需要抓住历史发展机遇进行研究分析，考虑各种技术应用方案的可能性，以及研发出相应的产品进行落地实施，以实现为智能楼宇行业发展添砖加瓦，使智能楼宇技术不断向前革新推进。

一、概述及特点

5G，即第五代移动电话通信标准，也称第五代移动通信技术，是继4G通信技术标准之后的延伸，5G网络的理论下行速度为10Gb/s（相当于下载速度1.25GB/s）。

5G的好处体现在它有几大应用场景：增强型移动宽带、超可靠低时延、低功耗、高容量，也就是说5G可以给用户带来更高的带宽速率、更低更可靠的时延和更大容量的网络连接，比如：

1、5G网络意味着超快的数据传输速度。推出的5G技术理论上每秒能够传输超过1G的数据，能够用不到几秒钟的时间，就可以下载一部高清电影。

2、响应延迟更低，5G设备的数据理想情况下端到端时延为1ms，典型端到端时延为5-10ms左右；我们目前使用的4G网络，端到端理想时延是10ms左右，端到端典型时延是50-100ms，这意味着5G将端到端时延缩短为4G的十分之一。

二、促进智能化弱电系统融合发展

通过利用5G高带宽、高容量技术特点，实现解决以往因带宽低、容量低等技术因素壁垒导致弱电系统需要设置多个系统，才能满足智能楼宇多方面功能需求。

2.1 问题现状

目前，针对智能楼宇通信需求，需要设置几套无线通信网络系统，包括：

手机信号无线覆盖系统，以满足大楼内各区域无死角，均能通过手机进行通信。
无线对讲系统，以满足大楼内物业管理公司内部保安对讲通讯需求；
无线WIFI系统，以满足大楼内顾客上外网及商业运营设置增值服务的需求。

为了满足大楼的各种通信的需求，需要分别独立设置一套无线通信系统，即需要在大楼内至少设置三套无线通信网络。如此设置会导致：

设备成本的翻倍增加；
影响原本就比较紧张的机电安装空间；
部分项目因通讯运营商配套单位施工不规范，手机信号覆盖馈线任意敷设，影响整体的美观性等。

2.2 解决方向

首先，关于无线对讲与手机信号覆盖系统融合。

近年来，随着tetra数字集群通信系统的快速发展，渐渐也有楼宇项目利用通信运营商的此项通信业务，替代无线对讲系统；虽然如此，但考虑此项技术需要通过链接到移动通信网络频率资源，会占用所在区域的公用频率，影响手机通信的正常使用，尤其在人员密集型的区域如：大型商业综合体、工业厂区，影响更大，会导致呼损率较高、电话忙音、打不通等不利影响；故目前绝大部分项目，大家仍然持保留态度，项目上依然按以上两套系统分开设置。而今，5G高带宽、高容量的技术特点，可以有望解决tetra数字集群通信系统占用公共通信网带宽容量不足的缺点，运用移动信号一套网络，就可以实现手机通信及物业保安内部对讲通信需求，实现弱电系统融合。

（注：tetra数字集群通信系统是一种基于数字时分多址技术的无线集群移动通信系统，可在同一技术平台上提供指挥调度、数据传输和电话服务，它不仅提供多群组的调度功能，而且还可以提供短数据信息服务、分组数据服务以及数字化的全双工移动电话服务。）

紧接着，关于无线WIFI与手机信号覆盖系统融合。

在介绍如何融合之前，我们先来看一下近年来生活中关于公共WIFI与通信运营商使用现象与发展趋势：

基于有较多不法份子，利用无加密的公共免费WIFI网络，进行各种非法勾当，以致网民对连接公共网络资源心生忌惮，即使免费，为了安全起见，还是不敢轻易连接上网。
部分公共区域虽设有免费WIFI网络，但信号不是很稳定，要么连接不上，要么连接上了，也无信号流量供其网上冲浪，上网体验较差。
今年3.15晚会爆出很多商家利用WIFI探针，探测顾客的隐私，再利用大数据技术进行搜集分析，进而推送广告骚扰消费者。
近年来，三大通信运营商为积极响应国家“提速降费”的号召，逐渐取消漫游费，推出优惠套餐，在各种优惠中，最受大家欢迎的就是“无限流量卡”了，这是三大运营商为了吸引用户而使出的绝招，流量无限量使用，这对很多人特别是年轻一代的人来说是非常有吸引力的。

综上，随着大家的生活水平质量越来越高，以及通信运营商的流量资费越来越便宜，故广大网民越来越追求质感，价格因素不再像以前一样那么敏感，逐渐倾向于选择安全、可靠、稳定的移动运营商网络。

另外，在商业楼宇内，经常出现同一无线WIFI网络之间无缝链接没实施完善，或不同WIFI因不在同一张网络内，导致出现经常断网的现象，顾客体验不好。随着5G网络技术的诞生，在4G网络技术的基础上，进一步大大地提高通信网络带宽，网络容量及吞吐能力，为大家选择移动运营商网络提供强有力的动力支持。

三、物联网技术发展应用

比尔·盖茨在1995年出版的《未来之路》一书中提及物互联，1998年麻省理工学院提出了当时被称作EPC系统的物联网构想，1999年，在物品编码（RFID）技术上Auto-ID公司提出了物联网的概念，2005年11月17日，世界信息峰会上，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，其中指出“物联网”时代的来临。

至目前为止，物联网发展历程已经历10多年了，但对于应用方面，发展较为滞缓，即使有，也仅仅是依托射频识别（RFID）技术的物流网络，或局部小范围应用蓝牙技术，对设备载体信号进行上传，做一些简单功能应用，无法实现大范围推广使用。尤其在智能楼宇方面，几乎无踪迹可言，也就在近几年，部分开发单位寄希望从弱电方面寻找项目亮点元素，考虑小范围的物联网应用，以期让开发的项目产品获取更多的卖点。

随着5G的来临，市面物联网厂家早已跃跃欲试，针对5G低延时、高容量、高带宽的特点，相应开发出各种各样适用于智能楼宇的物联网智能产品，渐渐从楼宇局部区域应用起来，后续逐渐扩大到楼宇整体范围。对于智能楼宇当中的智能化弱电系统，应该会首当其冲，顺应技术潮流发展形式，较多系统将会渐渐从有线的方式连接逐渐转变为无线物联网方式连接。

2018年底，上海技防办陆续推出住宅、办公楼宇安防规范标准，其中就开始涉及泛感知物联网设计应用，同时还要求电子巡更系统由原先的离线式转变为在线式设置，针对此要求，生产厂家在保安随身携带的巡更器上增加SIM卡模块，通过移动运营商无线网络，实时上传巡更路线上读取的巡更按钮信息，便于安保监控室人员动态掌握保安巡逻的情况。

通过以上电子巡更的设置，我们试着放开自己的思维，头脑风暴一下，但凡涉及智能楼宇内的弱电系统，对于其末端的设备单元，比如监控摄像机探头、报警探测器、楼控系统中温湿度、压力传感器等等，都可以考虑设置5G信号接收发模块，通过移动运营商无线网络，与中继设备进行互联，实时上传或下载信息。如此整个智能楼宇将渐渐不再需要通过有线方式进行连接，可以减少末端设备管线敷设工作，以后再也不用担心前期施工工作没有预留预埋或敷设管线，导致后续无条件实施或需返工开凿完成面才能实施，增加项目成本和延长工期；结合项目的需求，想什么时候增加各类设施应用(包括当下的以及未来的)都可以、非常灵活方便。

基于以上若全部采用物联网形式，其传输的弱电设备网数据量非常大，再加上章节二中提到的手机移动数据等，估计5G移动网络也无法满足要求；同时从部分弱电设备网络安全性的考虑，暂还不宜走公网传输，故5G时代只能让一部分弱电系统设备先实现物联网链接，待到6G时代，随着其传输带宽、容量、吞吐量以及安全、可靠性等诸方面进一步提高，应该可以实现所有弱电系统全物联网连接，让我们拭目以待弱电系统跨入全无线的时代。

四、室内定位运用

随着移动通信技术的不断发展，人类在全球范围内建立了大量的通信基站，利用通信基站作为无线定位基站，成为移动通信网络提供LBS（Location Based Services，基于位置的服务）业务的新途径，使得移动通信终端也具备了定位功能，并进一步降低了移动定位的成本，增强了移动通信功能的实用性。

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以往通讯技术包括目前主流的4G，网络覆盖面积很广，信号基站的覆盖密度较低，故基站定位的精度并不高，误差大概从100米到上千米，主要误差原因来自基站的位置和密度，简而言之，基站数量越多，密度越高，定位精度也就越高。

相对4G而言，5G网络的覆盖范围要小得多，并且穿透性也不如4G，导致5G信号基站的覆盖更加密集，可能数十座5G信号塔才能覆盖以前一座4G信号塔的网络范围，未来我们生活的周边的路灯、街道、写字楼里都可能布满了5G天线，故5G将实现密集组网，基站密度显著提高，用户信号可被多个基站同时接收到，这将有利于多基站协作实现高精度定位；同时，5G从关键技术上使用新的编码方式、波束赋形、大规模天线阵列、毫米波频谱等，具有大带宽，有利于参数估计，为高精度距离测量提供支持，引入大规模天线技术，基站可装配更多天线单元，为高精度角度测量提供基础。

基于5G高精度定位功能，可以实现快速促进智能楼宇室内诸多相关的应用，包括安全管理、商业运营大数据分析、室内导航应用等等。

4.1 安全管理应用

对于一些安全较高的楼宇场所，需要对进出所有人员包括固定及访客人员位置进行实时监控。通过将大楼平面布置图导入软件后台中形成电子地图，对所有区域按照不同的进入权限进行区分管理，一些重要区域，仅限于内部高级管理人员才能出入，一旦有无关的人员非法闯入，后台软件平台就会立即报警，并通过联动弹出报警区域监控画面，此时安保人员就可以根据获取的报警信息，及时进行处理，提前将风险管控在摇篮当中，避免对大楼造成破坏及财产损失。

5G定位技术不仅仅可以实现对人员位置进行实时定位，还可以对大楼设备、资产设置标签进行实时定位，这样可便于大楼管理人员进行有效管理，还可以跟上面介绍的人员定位一样进行安全管控，一旦设备及资产被人为挪动，立即就会被监控室的安保人员发现并进行及时处理，从而可以大大降低被偷盗的风险，保障大楼的财产安全。

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4.2 商业运营大数据分析应用

目前主流的客流的统计技术主要采用摄像监控的方式，其在一定程度上可以帮助商业运营进行大数据分析，改善商业运营模式，拉动商场人气，进而提高进入商场的客流量，实现销售量的增加，最终得以实现利润最大化。

但此种方式主要通过监控统计客流数量，对顾客的身份信息无法识别统计，进而无法精准营销，而若通过5G定位技术，不但可以准确统计人员数量，还可以识别顾客身份信息、以及相应的兴趣爱好、消费水平等更多的信息获取；另外，还可以实现对顾客在商场的整个路线轨迹进行大数据统计及分析，实现准确的统计进入各家商铺的人员身份信息、进出人数、都分别在哪些区域有逗留等，如此，商场运营就可以较为准确地确定各家店铺的租金标准水平，并据此与之进行租金谈判，以及通过搜集来的大数据进行分析，制定多种增值套餐服务方案，供租户选择，如结合人流动线情况，帮助租户优化店铺的布局；根据顾客身份、逗留的位置、次数、时间长短等大数据分析确定顾客都分别喜欢什么样的产品，什么产品最畅销，哪些顾客是忠实粉丝，哪些顾客是潜在客户，需要在日后销售过程中区分，采取不同的营销策略进行维护和公关，以期发展更多的固定客户，建立友好、长期的合作关系，进而稳定增长营销收入；通过这些增值服务方案，以实现商场及租户双赢的发展生态。

4.3 室内导航应用

在介绍室内导航之前，我们先来感受一下室外导航的强大及便利。现在我们出门到哪里，第一反应是打开高德地图及百度地图进行搜索，根据距离及交通拥堵情况，选择最适合的路线，同时还可以对目的地进行搜索，吃喝玩乐住行应有尽有。

我们来联想对比室内导航，目前智能楼宇应用还处在初级阶段徘徊，鲜有项目设置此装置，即使有，导航功能还是不够强大，最多显示室内地图外加定位位置显示，没有像室外导航反应灵敏及可以通过语音功能播报，客户体验差，故对于楼宇开发单位也没有那么大的实施动力，积极推动设置室内导航建设发展。

随着5G技术的到来以及即将商用，针对大型综合体及商业MALL项目，室内导航应用将真正意义上开始启航，谱写室内导航的新纪元。利用智能楼宇全覆盖无死角的5G移动信号覆盖网络，设置高精度定位功能（注：不是所有覆盖5G信号的楼宇都具有高精度定位功能，需前期与移动运营商进行约谈；为实现此功能，5G信号基站及天线布置及数量都要提前通过计算进行规划设计），如此就可以实现如室外导航一样的使用效果，甚至说效果可能会更好。室外导航涉及范围大，相应的功能应用开发相对比较粗犷，相比较而言，室内导航针对的范围小，应用更为集中，商业运营可以对此做更为精细化的增值服务开发应用，为商场整体及商业租户提供更多的运营套餐选择，提高整个商场人气，吸引更多客流来商场消费，最终实现商家及租户双赢的局面。

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结语

本文结合5G通信技术特点，阐述了其对于智能楼宇应用发展趋势，主要包括：促进弱电系统进一步融合，向着更高的集成度方向发展；智能楼宇的末端设备及中间传输设备，通过设置5G通信模块，无线接入到移动通信网络当中，构建物联网大平台综合应用。此项将逐渐改变设备之间通过传统的有线连接方式转变为无线连接方式，对于智能楼宇行业而言，将是历史跨越性的发展，具有里程碑的意义。5G通信技术在定位方面，将突破室内定位LBS以往精度差以及技术发展瓶颈，开启室内定位全面发展的崭新一页，今后基于室内定位开发的应用功能也将越来越多，将会帮助商业运营提供更多的增值应用选项，从而可以激活商场的人气，带来更多的创收，实现商场运营单位及租户双赢局面，推动商业零售蓬勃发展。

文章分类：建筑智能化卓展原创

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