運營商5G +新型智慧城市的發展路徑研究

靖磊

南京鐵馬信息技術有限公司

0 引言

新一代信息技術已經從技術變革跨入創新應用的重要窗口期，成為各國搶占科技制高點與國內各地智慧城市建設的重要發力點。當前，全球范圍內信息技術的演進正在進入一個以5G為骨架、以大數據為內核、以人工智能為驅動的全新階段。作為下一代通信網絡標準，5G具有高帶寬、低時延、大連接、低能耗等顯著優勢，不僅成為建設綠色、智能、泛在的未來世界的核心基礎設施，而且會帶來全社會范圍內數據規模和智能化水平的巨大提升，推動人類社會真正邁人以萬物互聯、眾數互聯、群智互聯為特征的智能化時代。

在新型智慧城市的建設中，運營商5G網絡是至關重要的一環。5G提供的大規模連接能力，將逐步實現城市部件的數字化和智能化，使得每一個城市部件都將實時在線，并持續不斷地產生運行數據，為感知建模、人工智能提供數據，這是5G新的連接能力所帶來的質變。運營商以5G技術為核心，以規劃、建設、運營為路徑，以國家新型智慧城市發展規劃為指引，以城市構建者、整合者、運營者為目標，致力于推動以5G技術與新型智慧城市建設融合，邁入萬物智聯的新時代。

1 5G驅動新型智慧城市發展邁入新時代

全球的智慧城市發展都在進入新的階段，5G作為智慧城市發展的新引擎，推動城市進入新的文明階段。隨著無線移動通信系統帶寬和能力的增加，面向個人和行業的移動應用快速發展，移動通信相關產業生態將逐漸發生變化，5G不僅僅是更高速率、更大帶寬、更強能力的空中接口技術，更是面向新型智慧城市的智能網絡以及通過新ICT技術重塑城市基礎設施，打造城市的神經系統，為城市管理提供技術創新、模式創新以及應用創新。如圖1所示。

圖1 5G助力新型智慧城市建設

5G讓新型智慧城市發展迎來了新契機、新時代。城市中的每個人、物、組織，都將變為智能體，5G為城市智能體提供隨時隨地的連接能力，人、物、組織在城市中實時連接、交換數據和需求，虛擬城市與物理城市無縫融合、交換，推動城市中的一個個智能體連接成為一個分布式超級大腦。城市將變得更加智能，充分滿足城市中每個智能體個性化的需求。

在政府治理方面，隨著5G通信技術、大數據和人工智能的不斷交互融合，政府決策模式將向數字化和智能化方向轉型，智能化決策和智能化管理將成為未來政府治理的普遍機制，政府將更加注重社會治理的個性化和精準化。5G通信技術帶來的實時傳輸將全面推動未來政策制定過程的云端化和移動化，云端政務和移動辦公將在未來占據主導。

在民生服務方面，5G的高速率和低時延將推動政府公共服務向虛擬化和泛在化方向演變，全量信息的采集將推動感知泛在、連接泛在和智能泛在的到來，政府提供的公共服務將逐步實現虛擬化：面對公共事件，AI虛擬客服助手可以實現24小時線上答復、線下辦理、信息反饋、政務公開，全面提升辦事效率，為民謀利、為民盡責。

在產業經濟方面，5G應用場景從移動互聯網拓展到工業互聯網、車聯網、物聯網等更多領域，能夠支撐更大范圍、更深層次的數字化轉型。5G與實體經濟各行業各領域深度融合，促進各類要素、資源的優化配置和產業鏈、價值鏈的融會貫通，使生產制造更加精益、供需匹配更加精準、產業分工更加深化，賦能傳統產業優化升級。

2 5G架構助力新型智慧城市高質量發展

隨著新型智慧城市應用對移動覆蓋、容量、安全等方面的需求不斷增長，作為建設新型智慧城市的技術利器，5G以邊緣計算、網絡切片等技術實現全面感知、泛在互聯、普適計算與融合應用，從而打造“泛在感知、安全互聯”的新型智慧城市。

2.1 上下行解耦：重點解決eMBB(增強移動寬帶)場景下5G高頻上行覆蓋不足的問題

目前無線技術支持的下行速率普遍比上行速率高很多，所以上傳內容比下載時要慢很多，這個限制了內容共享需求，如視頻通話、視頻分享、VR直播等。由于5G是高頻覆蓋，上行質量會進一步減弱，所以引入上下行解耦架構來解決此問題。如圖2所示。

圖2 5G上下行解耦

2.2 MEC（邊緣計算）：支撐URLLC場景下端到端低延時高可靠業務

核心網用戶面功能下沉靠近用戶，在邊緣部署，降低網絡時延，支撐uRLLC場景下端到端低時延高可靠業務。1ms時延指的是空口時延，對于實際應用來說，關注的是端到端時延(除了空口時延，還包括傳輸時延、應用服務時延等)，引入MEC后業務可以直接部署在離基站較近的位置，實現端到端的低時延。如圖3所示。

圖3 含MEC的5G網絡架構

2.3 網絡切片：滿足不同場景下的差異化需求

作為一種按需組網的技術，SA架構下將一張物理網絡虛擬出多個不同特性的邏輯子網絡，可滿足不同場景諸如工業控制、自動駕駛、遠程醫療等各類行業業務的差異化需求。傳統的4G網絡只能服務于單一的移動終端，無法適用于多樣化的物與物直接的連接。5G時代將有數以千億計的人和設備接入網絡，不同類型業務對網絡要求千差萬別，運營商需要提供不同功能和QoS的通信連接服務，網絡切片將解決在一張物理網絡設施上，滿足不同業務對網絡的QoS要求。如圖4所示。

圖4 5G的網絡切片

對運營商來說，切片是進入具有海量市場規模的智慧城市垂直場景搭建的關鍵推動力，與獨立網絡相比，通過切片實現統一基礎設施網絡適應多種業務可大大減少投資，實現業務快速發布。每個網絡切片還可以獨立進行生命周期管理和功能升級，網絡運營和維護將變得非常靈活和高效。

運營商5G網絡特性充分契合智慧城市匯聚多種行業和城市管理帶來的復雜通信需求：大帶寬特性使城市管理更加智慧和精細，電梯監控信息、安防監控和報警信息實現高效上傳，高數據速率特性可以利用高清視頻實現流動人員快速甄別；大容量、高速率傳輸可以讓重點區域免受傳統有線網絡束縛；5G物聯網引入使得城市安全不僅能覆蓋校園、路網、管網、工地、消防等重點安全場景，還能覆蓋公園、河流、山地等相對偏僻的場景，形成完整、智能的城市安全體系。

3 探索5G+新型智慧城市建設發展路徑

5G+新型智慧城市運營商發展以5G聯接為基礎，構建安全、高效、智能的信息通信基礎設施，提升“管道”能力；以大數據為核心，融合AI、IoT、視頻等多種新ICT技術建設新型智慧城市“超腦”，升級“平臺”能力，圍繞醫療健康、教育就業、視頻娛樂等重點領域，全面支撐新興智慧城市應用升級，創新“內容”應用，最終與合作伙伴共同開展商業模式創新、價值創造，構建可持續、共贏、可信的生態系統，助力新型智慧城市創新發展。

3.1 提前布局，構建5G智慧化底座

5G是智慧城市的“神經”，為智慧城市提供無處不在的網絡。網絡即服務能力體系。將網絡和業務深度融合，以智慧城市的應用需求為牽引，以市場為導向，與新型智慧城市的發展相匹配，有重點地部署5G網絡建設。同時充分利用城市燈桿、監控桿路等傳統基礎設施改造升級5G基站，降低網絡建設投資，促進5G與人工智能、物聯網、云計算、邊緣計算等新信息技術緊密融合，為智慧城市建設構建安全、高效、智能的信息通信基礎設施。

3.2 能力孵化，打造5G智慧化中樞

以數據為核心，建設新型智慧城市“超腦”平臺，開放數據、網絡和計算等能力，實現技術融合、業務融合和數據融合。

構建ICT能力中心。以新ICT能力為抓手，構建人工智能、物聯網、視頻等統一能力中心，面向社會治理、公共服務、城市運行管理、行政辦公等業務領域，實現平臺化、服務化能力，為智慧城市業務提供應用創新的支撐平臺。

建設以5G為核心的城市智聯網平臺。智慧城市的基礎是萬物互聯，建設智慧城市需要構建以物聯網為基礎的城市神經網絡。建立以5G為核心的聯接海量設備的無線以及有線網絡，通過設備端部署嵌入智能組件，實現對市政設施的監控和智能管理，提升市政管理部門的管理效率，降低維護成本。

建設智能運營管理中心。以大數據和政務云平臺為基礎，結合人工智能、GIS、融合通信、視頻等多種技術，構建智能運營管理中心。它是城市的智慧中心，給城市的管理者和決策者提供城市可視化全景圖，總覽城市運行態勢，洞察城市風險隱患，利用數據和信息進行綜合決策，實現跨部門、跨系統的高效協作。

3.3 重點聚焦，創新5G智慧化應用

圍繞政府決策等重點領域，提供更多更豐富的智慧城市應用，打造綠色低碳、宜居宜業的城市環境，滿足人們美好數字生活需要。

政府決策智能化。基于5G×大數據×AI的“智能決策”將是未來政府決策進化的方向。數字化、智能化下的政府決策可以打破空間隔閡和時間限制的物理變化，通過數據的匯聚，實現信息共享、自動推送、提前預測、智能管理，將過去局部的、滯后的政策過程轉變為整體的、及時的新型政策過程。通過數據匯聚及時地捕捉社會、經濟的變化情況，制定政策并預判政策結果，在政策落實過程中動態評估政策效果，不斷進行調整。

行業監管精準化。結合5G超高速率、超低時延特性實現的分布式智能使政府監管精準化、智能化水平大幅提高。通過對海量數據的快速收集與挖掘、及時研判與共享，大數據將成為支持政府精準監管的有力手段，促進政府監管效率與效能的提升。

公共服務虛擬化。5G網絡創造了與虛擬化網絡功能相結合的強大需求。一方面虛擬化在節省運營商成本、處理網絡靈活需求以及增加運營商選擇等方面好處明顯；另一方面，基于“互聯網+”戰略，在醫療健康、教育就業、視頻娛樂等行業建構基于5G技術的基礎信息服務平臺，用5G、大數據、AI等新技術顛覆傳統產業，重構業態，加速智慧社會的到來。

4 結束語

在萬物智聯的5G新時代，新型智慧城市的建設是一項復雜的系統工程，為了保證智慧城市實現集約發展、系統規劃、合理建設、標準統一、價值落地、宜于維護以及便于迭代的目的，需要從頂層設計、具體建設和后期運營三大層面進行綜合考慮。運營商以“管道+平臺+內容”為路徑指引，利用5G、云網融合、物云融合、人工智能、大數據、區塊鏈等新一代信息技術，通過整合資源，提升、創新現有智慧城市服務，充分發揮作為5G基礎設施的建設者，智慧中樞平臺的承載者，創新應用的整合者，全方位、立體化、全周期地為智慧城市設計、建設和運營賦能，推動城市治理、公共安全、公共衛生、經濟發展、居民生活等各個涉及城市生命、城市健康、城市發展、城市幸福的領域全面進入數字化時代。