人工智能視角下5G無線網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化

何治東，黃歡

（中國移動通信集團內蒙古有限公司鄂爾多斯分公司，內蒙古 鄂爾多斯017000）

1 引言

5G 是英文名5th-Generation，第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，4G 之后的技術延伸，速率可達到1Gbps 以上。在移動通信領域和無線通信系統(tǒng)的開發(fā)研究中，5G 無線網(wǎng)引入面臨的挑戰(zhàn)包括：每個區(qū)域的移動數(shù)據(jù)量增加1000 倍，連接設備數(shù)量較4G 增加10 至100 倍，典型用戶數(shù)據(jù)速率提高10 至100 倍，低功耗設備的電池壽命延長10倍，端到端延遲降低5 倍。除了需要將無線接入的性能范圍進行擴展外，5G 還包括網(wǎng)絡資源的高效適應性和靈活性，這些都離不開網(wǎng)絡功能虛擬化與軟件定義網(wǎng)絡等技術的發(fā)展與進步，這也意味著可以支持多種類型的合作客戶的新業(yè)務模型。

在傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡中，主要依靠人工方式完成網(wǎng)絡部署及運維，既耗費大量人力資源又增加運營成本，而且網(wǎng)絡優(yōu)化也面臨挑戰(zhàn)。如今，隨著大數(shù)據(jù)分析技術的出現(xiàn)，將會進一步推動5G 網(wǎng)絡的運營和管理。如今的大數(shù)據(jù)分析已經和過去一些行業(yè)的基本技術不同，巨大的信息量將會在5G 的無線網(wǎng)絡中充分發(fā)揮強大的核心影響力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的最高價值，更利于提升個人用戶的網(wǎng)絡體驗，高效地提供優(yōu)質的移動網(wǎng)絡服務。

2 基于人工智能的5G 無線網(wǎng)絡關鍵技術

在5G 系統(tǒng)設計中，為了提高其運行速度，通常會采用多種新技術進行網(wǎng)絡構架的創(chuàng)新，如新型網(wǎng)絡架構、新型多天線傳輸、D2D 等技術。目前，LTE 接入網(wǎng)采用網(wǎng)絡扁平化架構，減小了系統(tǒng)時延，降低了建網(wǎng)成本和維護成本。未來5G 采用CRAN 接入網(wǎng)架構。C-RAN 是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實時云計算構架的綠色無線接入網(wǎng)構架。C-RAN 的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡，直接在遠端天線和集中化的中心節(jié)點間傳送無線信號，以構建覆蓋上百個基站服務區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN 架構適于采用協(xié)同技術，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時便于實現(xiàn)動態(tài)使用 智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護，減少運營支出。引入了有源天線陣列，由原來的2D 天線陣列拓展成為3D 天線陣列，基站側可支持的協(xié)作天線數(shù)量將達到128 根。形成新穎的3D-MIMO 技術，支持多用戶波束智能賦型，減少用戶間干擾，結合高頻段毫米波技術，將進一步改善無線信號覆蓋性能。新穎的3D-MIMO 技術將更好地掌握空間維度，提高無線網(wǎng)絡的接收質量。傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是以基站為中心實現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網(wǎng)絡結構在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業(yè)務不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務提供方式已無法滿足海量用戶在不同環(huán)境下的業(yè)務需求。D2D 技術無需借助基站的幫助就能夠實現(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質量高，D2D 能夠實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡架構和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡可靠性。

此外，5G 通信網(wǎng)絡的用戶預測是通過人口規(guī)模來產生，這些就體現(xiàn)了用戶和人口規(guī)模之間的密切聯(lián)系，因此，在進行5G 網(wǎng)絡規(guī)劃的過程中，要全面分析產生的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)來作為預測的基礎，對城市的移動通信空間和未來發(fā)展來進行綜合分析和考慮。利用無線網(wǎng)絡的傳輸技術，在人口密集、用戶較多的區(qū)域接入5G 網(wǎng)絡，依次來實現(xiàn)不同的業(yè)務需求，節(jié)省網(wǎng)絡資源，構建一個良好的通信網(wǎng)絡環(huán)境，實現(xiàn)資源的合理的優(yōu)化配置。

3 基于5G 網(wǎng)絡的智慧城市移動通信網(wǎng)絡規(guī)劃分析

隨著技術手段的不斷發(fā)展，5G 網(wǎng)絡為用戶提供了高可靠性、高速率、低時延的優(yōu)化服務，讓用戶享受到超高清視頻與流媒體等業(yè)務。從另一個角度來看，5G 具有更為靈活的網(wǎng)絡架構，可以根據(jù)用戶需求進行擴展和組網(wǎng)，涵蓋多個行業(yè)、多種業(yè)務，如農業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、服務等，最終5G 的發(fā)展將會朝著低耗、節(jié)能的持續(xù)健康道路發(fā)展?？梢哉f，在5G 網(wǎng)絡的未來規(guī)劃與發(fā)展中，將面臨網(wǎng)絡的部署、運營及維護的多重挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)的根源在于網(wǎng)絡存在各種無線接入技術，且網(wǎng)絡節(jié)點覆蓋能力各不相同，各自之間存在錯綜復雜的關系。

3.1 人口控制規(guī)劃

智慧城市作為一種新型的城市發(fā)展模式，要把以人為本擺在首要位置，大力挖掘人們的潛在需求，最大地滿足人們的生活、工作的價值需求，合理對5G 網(wǎng)絡進行規(guī)劃和優(yōu)化，從而為智慧城市提供有力的技術支持，創(chuàng)造更加舒適的生活環(huán)境。

讓廣大用戶都能感受到5G 網(wǎng)絡所帶來的優(yōu)點。隨著移動設備的日益普及和大力應用，城市在未來規(guī)劃5G 網(wǎng)絡的過程中，要從用戶的數(shù)量和流量產生的費用著手，并結合人群的需求分析，從而實現(xiàn)更加合理的網(wǎng)絡規(guī)劃。在具體的5G 規(guī)劃控制中，要以集約統(tǒng)籌的網(wǎng)絡構架體系作為切入點，來提高通信基站的部署質量，實現(xiàn)移動基站的網(wǎng)絡共享，實現(xiàn)無線信號的全面覆蓋。與此同時，還要推進5G 網(wǎng)絡的試點工作開展，加大農村網(wǎng)絡規(guī)劃進度，實現(xiàn)信息真正惠民的目標，持續(xù)提升無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍，始終把服務優(yōu)化擺在重要地位。

3.2 城市總體規(guī)劃

目前，新媒體的發(fā)展日益廣泛，給移動數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)的發(fā)展帶來了極大的改變，智慧城市的發(fā)展離不開通信網(wǎng)絡的有效保證，因此，在未來的網(wǎng)絡規(guī)劃中，我們要把工作重點放在重點的方向，讓5G 網(wǎng)絡的運營可以給城市規(guī)劃帶來更多新型的發(fā)展形態(tài)。智慧城市在建設過程中，離不開5G 網(wǎng)絡的布局與實驗，作為網(wǎng)絡運營商也要積極發(fā)揮企業(yè)在智慧城市建設中的導向作用，以高標準、高要求來超前部署和規(guī)劃5G 網(wǎng)絡，進一步確保5G 網(wǎng)絡在智慧城市建設中能夠發(fā)揮有效的作用和影響[1]。一旦5G 無線網(wǎng)在社會發(fā)展中產生一定的影響力后，就要逐漸朝著數(shù)字化的信息服務來進行優(yōu)化和布局，從而更好地推動大數(shù)據(jù)、云計算與物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。

3.3 信息防護規(guī)劃

信息安全始終是信息時代發(fā)展進程中不容忽視的一個問題。因此，在智慧城市網(wǎng)絡建設大力推進的進程中，對于5G 無線網(wǎng)的規(guī)劃工作，要始終把信息安全擺在工作核心位置，加強防護措施，以更好地避免出現(xiàn)網(wǎng)絡環(huán)境中一些惡性攻擊，構建一個相對安全、科學的網(wǎng)絡安全基礎體系，通過流量數(shù)據(jù)來搭建網(wǎng)絡規(guī)劃思路，做好數(shù)據(jù)生成、傳輸、存儲以及整理等多環(huán)節(jié)的防護工作，實現(xiàn)以體驗為核心的優(yōu)化服務，加之新型的接入技術，來更好地滿足用戶的用網(wǎng)需求。同時，在安全技術運行過程中，要從應急處理、數(shù)據(jù)分析以及運行等方面來實現(xiàn)體系構建的動態(tài)化，為有效解決一些突發(fā)應急的網(wǎng)絡事件來建立相對安全的防御體系。尤其在運行模式傾向于更加投資多元化的情況下，更要滿足技術領域的要求，解決相關技術問題，確保智能城市在建設的過程中有一個信息安全的網(wǎng)絡環(huán)境。

4 結語

未來5G 網(wǎng)絡正朝著網(wǎng)絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。隨著各種智能終端的普及，面向2020年及以后，移動數(shù)據(jù)流量將呈現(xiàn)爆炸式增長?；谶@樣的發(fā)展背景，我們在智慧城市建設中只有用合理、科學的方法來對5G 無線網(wǎng)絡進行規(guī)劃和優(yōu)化，才能適應當前大數(shù)據(jù)信息發(fā)展背景，提高城市整體信息建設能力和水平。此外，在這個過程中，我們除了要優(yōu)化5G 網(wǎng)絡，還要能夠盡快實現(xiàn)數(shù)字化的服務規(guī)劃布局，把各項經濟發(fā)展與云計算較好地結合起來，以更好地突出信息化的發(fā)展，給智慧城市的發(fā)展提供持續(xù)發(fā)展的基礎和力量。