基于5G網的智慧城市移動通信系統研究

趙育京

摘要：隨著智能化技術在各個領域中的普及與應用，建設智慧城市已經成為我國現代化城市未來發展的必由之路，而在智慧城市建設過程中，5G網絡的出現，必將為智慧城市移動通信網絡規劃起到推進作用.本文通過對基于5G網的智慧城市移動通信系統發展形勢進行探討，進一步明確了5G網絡移動通信系統的網絡架構，分析了相應的關鍵技術，以此明確基于5G網的智慧城市移動通信系統的網絡規劃，以期能為我國智慧城市打造完善的移動通信網絡做出貢獻.

關鍵詞：5G網;智慧城市;移動通信

中圖分類號：TN929.5? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）01-0072-03

智慧城市建設的宗旨在于將居民生活服務作為主要目標，通過信息通信技術的有效應用來解決城市發展過程中所遇到的各種問題，使運營極大化目標實現的同時，實現能耗最小化.移動通信網絡具有信息感知、傳輸、匯聚與接入等功能，也是實現智慧城市建設的關鍵所在，能夠為智慧城市各項功能及服務的順利實現提供有力保障.智慧城市應用不僅要包含傳統應用，還要包含能夠承載物流跟蹤、物聯網、內容分享以及健康醫療等一系列的新型應用.在科學技術的帶動下，我國在現代化城市中使通信網絡得到了不斷的完善，這也使智慧城市在打造通信網絡過程中呈現多樣化、融合性和異構性的網絡架構.而5G網絡在部署方面有著很高的靈活性，這使其在智慧城市網絡基礎設施建設中引起了人們的廣泛關注，不過由于5G網絡不同于傳統的通信網絡結構，因此在建設過程中會對核心網絡資源造成極大消耗，處理時延大大增加，這在很大程度上限制了智慧城市在業務與應用上的進一步擴展.

1 基于5G網的智慧城市移動通信系統發展形勢

1.1 智慧城市的概念

在物聯網、大數據、云計算等現代化信息技術的共同影響下，使我國現代化城市在轉型發展過程中和這些信息技術的融合變得不斷深入，這也使城市在規劃、管理、建設以及服務方面變得越來越智慧化，從而形成了一種全新的概念與模式，即智慧城市.智慧城市是現代化城市在發展過程中實現綠色化、可持續化以及低碳化發展目標的根本追求，而其實質在于對先進信息技術的應用，通過這些信息技術來保障城市的智慧化運行與管理，從而使城市民眾的生活變得更加美好，使城市發展變得更加和諧.從智慧城市的體系架構來看，最底層屬于城市的感知層，然后是傳輸通信層與基礎數據層，再次是支撐服務層，最上層為智慧應用層，同時其體系架構還具有完善的標準與安全體系.

1.2 5G移動通信系統的功能定位及需求

從智慧城市具有的體系架構來看，傳輸通信層便相當于一條用于信息傳遞的高速公路，這也是實現智慧城市建設的重要基礎設施，在智慧城市發展中，移動通信網絡不僅要具備超大的容量，同時還要具有很高的可靠性與帶寬，實現對現代化城市的全面覆蓋，只有這樣才能為城市的智慧化發展打下堅實的基礎.5G網絡技術的速度要更快，并且時延性也更低，有著非常高的可靠性，能夠對大規模的連接予以可靠支持，并且其備用頻譜非常廣泛，有著多樣化的業務模式，能夠進行多種形式的部署，其網絡架構具有明顯的彈性化特征，正是這些應用優勢，使其在智慧城市建設中起到有力的支撐作用.

3 基于5G網的智慧城市移動通信系統中的關鍵技術

3.1 無線傳輸技術

在基于5G網的智慧城市移動通信系統中，無線傳輸技術是實現信息通信的關鍵技術，而無線傳輸技術主要包括大規模MIMO網絡技術與多載波通信技術，對于大規模MIMO網絡技術來說，其應用優勢在于分辨率非常高、空間預測規模非常大，相比于其他技術，MIMO網絡技術要更加成熟，有著良好的空間分辨能力.如表1.

因此，在5G網絡移動通信網絡中，對該技術進行深入的挖掘，對空間維度進行充分把握，將有助于不同用戶在相同范圍相同時間內進行靈活而自由的信息數據通信，不需要通過基站來對數據進行處理，從而大大增強了空間的頻譜效率.此外，MIMO網絡技術能夠在狹隘區域中實現波速控制，大大降低了空間的干擾，使波速功率得到大幅增強.

3.2 無線網絡技術

在基于5G網的智慧城市移動通信系統中，無線網絡技術也是其關鍵技術之一，無線網絡技術主要包括超密集異構網絡通信技術與自組織網絡信息通信技術.在5G網絡移動通信系統中，其技術本身便包含有無線傳輸通信技術，因此其有著多樣化的無線網絡接入方式，而在超密集異構通信網絡中，其分布著大量而密集的網絡系統，這也使各個節點之間的距離比較進，因此能夠使功率得到明顯增強，使通信頻率加快，超密集異構網絡具有較大的內部空間容量，能夠提高信息通信的靈活性.架構如圖3.

4 基于5G網的智慧城市移動通信系統的網絡規劃

基于5G網的智慧城市移動通信系統需要規劃相應的網絡來支持其建設內容的多樣性，同時還能降低5G網絡技術的復雜性，從廣義化角度來說，通信對象對5G網絡的未來規劃復雜性有著決定性的影響.在5G網絡的智慧城市移動通信系統中，更應對其精細化、前瞻性、科學性以及全面性進行充分體現.

4.1 與智慧城市的總體規劃相結合

在不久的將來，5G網絡的規劃必將和智慧城市的總體規劃緊密地結合在一起，這是因為城市規劃需要和5G網絡的規劃進行有效銜接，在城市總體規劃中納入5G通信網絡的規劃，能夠使智慧城市的發展變得更加協調.此外，5G移動通信網絡是實現智慧城市移動通信功能的重要支撐，而且智慧城市移動通信的服務對象是人民大眾，因此對智慧城市的總體規劃需求進行充分的分析，將有助于對5G網絡進行更加合理的規劃，進而使5G網絡能夠更好地為人民大眾所服務.

4.2 網絡規劃應采取分區制的核心與中心結合模式

5G網絡作為一種立體化而又多層次的網絡，僅僅采用傳統的規劃方法是難以滿足其建設需求的，因此應運用層次分析法來指導5G網絡的規劃，對5G網絡進行轉發、控制及接入這三個層面的分析，來對其網絡功能進行重構，以此確保5G網絡能夠從全局角度對無線資源及其集中控制功能進行調度.依據智慧城市的總體規劃，應優先建設當地的核心和其他分支中心，具體的劃分原則應借鑒智慧城市的片區制內容，這樣有助對無線傳播模型及其業務需求進行規劃與分析.核心和中心是構成智慧城市5G網絡的骨架，在網絡接入中應根據應用場景合理的應用宏站、微站、家庭基站、物聯網、桿站等方式，并確保5G網絡的感知即配型，使5G網絡能夠對各類業務需求進行靈活而高效的滿足.

4.3 建立海綿式5G網絡來應對業務和突發需求之間的不平衡

由于基于5G網的智慧城市移動通信系統在網絡規劃結構上較為復雜，而且其業務類型多種多樣，某些業務需求具有突發性特點，因此在實際配置網絡容量時經常會遇到各種問題，如果采用以往的靜態網絡來對網絡容量進行配置，則勢必會大大增加成本，降低網絡資源的利用效率.因此，必須要從虛擬化和共享化入手來對其網絡容量進行配置，這樣，當遇到突發性業務需求時，通過預先制定的調度機制即可在相應分區內進行容量補給，使當地的5G網絡資源得到有效調度，而這就需要借助于先進的均衡調度算法，并做好網絡容量評估工作.

綜上所述，本文對基于5G網的智慧城市移動通信網絡的功能定位及其作用進行了分析，可以說，智慧城市的建設是離不開5G網絡的，兩者之間具備著相互促進的關系，通過對其網絡結構與容量配置等問題進行深層次的分析，必將大大推動我國智慧城市的建設進程.

參考文獻：

〔1〕陳如明.5G推進及其務實發展戰略思考[J].移動通信，2016，40（01）：11-17.

〔2〕吳大鵬，閆俊杰，楊鵬.面向5G移動通信系統的智慧城市匯聚及接入網絡[J].電信科學，2016，32（06）：52-57.

〔3〕王華安.5G+安防 勾勒智慧城市新藍圖[J].中國公共安全，2016（09）：34-39.

〔4〕施健炬.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術分析[J].中國新技術新產品，2016（14）：30-31.

〔5〕董明義.智慧城市中5G移動通信網絡規劃的思考[J].數字通信世界，2018（03）：137.

〔6〕何丹霞，張浩.5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術的研究[J].中國新通信，2018，20（10）：8.