人工智能視角下5G無(wú)線網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化

何治東 黃歡

【摘 要】智慧城市的建設(shè)進(jìn)程中，互聯(lián)網(wǎng)與城市規(guī)劃日益密切，隨著5G通信的運(yùn)用，有效地推動(dòng)了城市發(fā)展，未來(lái)數(shù)據(jù)流量與網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備上將會(huì)發(fā)生爆炸式增長(zhǎng)。論文從人工智能的角度，分析了如何對(duì)5G無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行合理規(guī)劃，以為相關(guān)人員的實(shí)際工作提出切實(shí)可行的借鑒。

【Abstract】In the process of constructing the intelligence city， the internet and urban planning are getting closer and closer. With the application of 5G communication， the urban development has been effectively promoted. The explosive growth of data traffic and network connection devices will occur in the future. From the point of view of artificial intelligence， this paper analyzes how to plan 5G wireless network reasonably， so as to provide practical reference for the practical work of relevant personnel.

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架；5G；無(wú)線網(wǎng)；智能化

【Keywords】 network architecture； 5G； wireless network； intellectualization

【中圖分類號(hào)】TN929 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）02-0180-02

1 引言

5G是英文名5th-Generation，第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù)，4G之后的技術(shù)延伸，速率可達(dá)到1Gbps以上。在移動(dòng)通信領(lǐng)域和無(wú)線通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究中，5G無(wú)線網(wǎng)引入面臨的挑戰(zhàn)包括：每個(gè)區(qū)域的移動(dòng)數(shù)據(jù)量增加1000倍，連接設(shè)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(shè)備的電池壽命延長(zhǎng)10倍，端到端延遲降低5倍。除了需要將無(wú)線接入的性能范圍進(jìn)行擴(kuò)展外，5G還包括網(wǎng)絡(luò)資源的高效適應(yīng)性和靈活性，這些都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化與軟件定義網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，這也意味著可以支持多種類型的合作客戶的新業(yè)務(wù)模型。

在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，主要依靠人工方式完成網(wǎng)絡(luò)部署及運(yùn)維，既耗費(fèi)大量人力資源又增加運(yùn)營(yíng)成本，而且網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化也面臨挑戰(zhàn)。如今，隨著大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的出現(xiàn)，將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和管理。如今的大數(shù)據(jù)分析已經(jīng)和過(guò)去一些行業(yè)的基本技術(shù)不同，巨大的信息量將會(huì)在5G的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中充分發(fā)揮強(qiáng)大的核心影響力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的最高價(jià)值，更利于提升個(gè)人用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，高效地提供優(yōu)質(zhì)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

2 基于人工智能的5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

在5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了提高其運(yùn)行速度，通常會(huì)采用多種新技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的創(chuàng)新，如新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、新型多天線傳輸、D2D等技術(shù)。目前，LTE接入網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu)，減小了系統(tǒng)時(shí)延，降低了建網(wǎng)成本和維護(hù)成本。未來(lái)5G采用C-RAN接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無(wú)線電和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架的綠色無(wú)線接入網(wǎng)構(gòu)架。C-RAN的基本思想是通過(guò)充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)，直接在遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)間傳送無(wú)線信號(hào)，以構(gòu)建覆蓋上百個(gè)基站服務(wù)區(qū)域，甚至上百平方公里的無(wú)線接入系統(tǒng)。C-RAN架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(hù)，減少運(yùn)營(yíng)支出。引入了有源天線陣列，由原來(lái)的2D天線陣列拓展成為3D天線陣列，基站側(cè)可支持的協(xié)作天線數(shù)量將達(dá)到128根。形成新穎的3D-MIMO技術(shù)，支持多用戶波束智能賦型，減少用戶間干擾，結(jié)合高頻段毫米波技術(shù)，將進(jìn)一步改善無(wú)線信號(hào)覆蓋性能。新穎的3D-MIMO技術(shù)將更好地掌握空間維度，提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接收質(zhì)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(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無(wú)法移動(dòng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在靈活度上有一定的限制。隨著無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務(wù)提供方式已無(wú)法滿足海量用戶在不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。D2D技術(shù)無(wú)需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時(shí)延和較低的功耗；通過(guò)廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。

此外，5G通信網(wǎng)絡(luò)的用戶預(yù)測(cè)是通過(guò)人口規(guī)模來(lái)產(chǎn)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(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過(guò)程中，要全面分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)來(lái)作為預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，對(duì)城市的移動(dòng)通信空間和未來(lái)發(fā)展來(lái)進(jìn)行綜合分析和考慮。利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)，在人口密集、用戶較多的區(qū)域接入5G網(wǎng)絡(luò)，依次來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)需求，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建一個(gè)良好的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源的合理的優(yōu)化配置。

3 基于5G網(wǎng)絡(luò)的智慧城市移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析

隨著技術(shù)手段的不斷發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)為用戶提供了高可靠性、高速率、低時(shí)延的優(yōu)化服務(wù)，讓用戶享受到超高清視頻與流媒體等業(yè)務(wù)。從另一個(gè)角度來(lái)看，5G具有更為靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行擴(kuò)展和組網(wǎng)，涵蓋多個(gè)行業(yè)、多種業(yè)務(wù)，如農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等，最終5G的發(fā)展將會(huì)朝著低耗、節(jié)能的持續(xù)健康道路發(fā)展。可以說(shuō)，在5G網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)規(guī)劃與發(fā)展中，將面臨網(wǎng)絡(luò)的部署、運(yùn)營(yíng)及維護(hù)的多重挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)的根源在于網(wǎng)絡(luò)存在各種無(wú)線接入技術(shù)，且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋能力各不相同，各自之間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)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(jià)值需求，合理對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和優(yōu)化，從而為智慧城市提供有力的技術(shù)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(luò)所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。隨著移動(dòng)設(shè)備的日益普及和大力應(yīng)用，城市在未來(lái)規(guī)劃5G網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，要從用戶的數(shù)量和流量產(chǎn)生的費(fèi)用著手，并結(jié)合人群的需求分析，從而實(shí)現(xiàn)更加合理的網(wǎng)絡(luò)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(luò)構(gòu)架體系作為切入點(diǎn)，來(lái)提高通信基站的部署質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)基站的網(wǎng)絡(luò)共享，實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的全面覆蓋。與此同時(shí)，還要推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)工作開(kāi)展，加大農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)信息真正惠民的目標(biāo)，持續(xù)提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，始終把服務(wù)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(dòng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)展帶來(lái)了極大的改變，智慧城市的發(fā)展離不開(kāi)通信網(wǎng)絡(luò)的有效保證，因此，在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，我們要把工作重點(diǎn)放在重點(diǎn)的方向，讓5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)可以給城市規(guī)劃帶來(lái)更多新型的發(fā)展形態(tài)。智慧城市在建設(shè)過(guò)程中，離不開(kāi)5G網(wǎng)絡(luò)的布局與實(shí)驗(yàn)，作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商也要積極發(fā)揮企業(yè)在智慧城市建設(shè)中的導(dǎo)向作用，以高標(biāo)準(zhǔn)、高要求來(lái)超前部署和規(guī)劃5G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步確保5G網(wǎng)絡(luò)在智慧城市建設(shè)中能夠發(fā)揮有效的作用和影響[1]。一旦5G無(wú)線網(wǎng)在社會(huì)發(fā)展中產(chǎn)生一定的影響力后，就要逐漸朝著數(shù)字化的信息服務(wù)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化和布局，從而更好地推動(dòng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。

3.3 信息防護(hù)規(guī)劃

信息安全始終是信息時(shí)代發(fā)展進(jìn)程中不容忽視的一個(gè)問(wèn)題。因此，在智慧城市網(wǎng)絡(luò)建設(shè)大力推進(jìn)的進(jìn)程中，對(duì)于5G無(wú)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(qiáng)防護(hù)措施，以更好地避免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中一些惡性攻擊，構(gòu)建一個(gè)相對(duì)安全、科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)體系，通過(guò)流量數(shù)據(jù)來(lái)搭建網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路，做好數(shù)據(jù)生成、傳輸、存儲(chǔ)以及整理等多環(huán)節(jié)的防護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)以體驗(yàn)為核心的優(yōu)化服務(wù)，加之新型的接入技術(shù)，來(lái)更好地滿足用戶的用網(wǎng)需求。同時(shí)，在安全技術(shù)運(yùn)行過(guò)程中，要從應(yīng)急處理、數(shù)據(jù)分析以及運(yùn)行等方面來(lái)實(shí)現(xiàn)體系構(gòu)建的動(dòng)態(tài)化，為有效解決一些突發(fā)應(yīng)急的網(wǎng)絡(luò)事件來(lái)建立相對(duì)安全的防御體系。尤其在運(yùn)行模式傾向于更加投資多元化的情況下，更要滿足技術(shù)領(lǐng)域的要求，解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，確保智能城市在建設(shè)的過(guò)程中有一個(gè)信息安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)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(dòng)數(shù)據(jù)流量將呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。基于這樣的發(fā)展背景，我們?cè)谥腔鄢鞘薪ㄔO(shè)中只有用合理、科學(xué)的方法來(lái)對(duì)5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和優(yōu)化，才能適應(yīng)當(dāng)前大數(shù)據(jù)信息發(fā)展背景，提高城市整體信息建設(shè)能力和水平。此外，在這個(gè)過(guò)程中，我們除了要優(yōu)化5G網(wǎng)絡(luò)，還要能夠盡快實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的服務(wù)規(guī)劃布局，把各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與云計(jì)算較好地結(jié)合起來(lái)，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(chǔ)和力量。

【參考文獻(xiàn)】

【1】陳如明.5G推進(jìn)及其務(wù)實(shí)發(fā)展戰(zhàn)略思考[J].移動(dòng)通信，2016，40（01）：11-17.