5G移動網絡規劃技術在智慧城市中的應用

曾進 李皓杰

（中國聯合通信股份有限公司重慶市分公司云網接入網運營中心 重慶市 401121）

隨著社會經濟的不斷發展，城市規模在不斷發展中逐漸擴大。在各種高新技術逐漸普及的今天，傳統通信網絡已經逐漸難以滿足人們的實際需求，只有以5G 移動網絡規劃技術為核心，在城市中全面普及5G 移動通信網絡，才能滿足城市居民日常生活、工作的現實需求。因此，有必要對5G 移動網絡規劃技術在智慧城市中的應用進行研究。

1 智慧城市中5G移動網絡關鍵技術研究

5G 移動通信作為現代化社會的主要通信網絡，不僅具有較高的通信安全性，通信成本同樣能夠得到控制。相較于傳統通信技術，5G 移動通信往往能夠為用戶帶來更好的通信體驗。在智慧城市建設中進行5G 移動通信規劃，可以實現對智慧城市通信系統的全方位優化。

1.1 物聯網與大數據技術

在智慧城市建設期間，物聯網與大數據技術都是搭建“智慧”網絡的核心技術，物聯網技術在正式投入應用后，往往會自動生成文字、視頻等一系列數據，數據量將會隨著城市建設而激增。而大數據技術則能實現對智慧城市海量數據的整合，并通過數據挖掘的方式來找出能夠支持智慧城市發展的關鍵性技術。在5G 移動通信技術的支持下，物聯網與大數據技術在應用期間，將會獲得更加快速的數據傳輸速率，智慧城市的發展也將因此而變得更加高效。

1.2 人工智能技術

在智慧城市中，人工智能技術的重要性毋庸置疑，以神經網絡等技術為核心的人工智能，不僅可以通過人類的思維來判斷智慧城市采集到的各種數據，還能夠有效加強智慧城市管理質量，避免因為智慧城市管理水平不足而導致智慧城市的長期發展受到限制。以5G 移動通信為核心的人工智能技術將會進一步提高數據分析與處理效率，以此來輔助智慧城市建設工作的正常推進。

1.3 無線網絡技術

在5G 移動通信規劃期間，無線網絡技術能夠實現對5G 移動網絡通信用戶的分析，并實現對用戶數量的預測。通過從人口規模、年齡等多個維度來實現對用戶的分析與判斷，可以輔助5G 移動通信規劃工作的開展。在無線網絡傳輸工藝的支持下，還能夠實現對用戶的集中，通過加強對5G 網絡的接入，能夠在滿足用戶移動通信需求的同時實現對資源配置的優化，進而讓5G 移動通信技術在合理規劃過程中，成為智慧城市建設期間不可缺少的一部分。

1.4 無線傳輸技術

在智慧城市中，5G 移動通信技術經常會應用到頻譜效率工藝，而且在無線網絡的支持下，還可以進一步提高5G 移動通信期間的網絡速率。無線傳輸工藝在應用期間，可以融入多載波技術與MIMO 技術。其中多載波技術能夠實現對載波寬帶的設置，雷達信號將會在傳輸期間變得更加靈活。而MIMO 技術則能夠在應用期間提高空間分辨率，通過對維度進行控制，能夠讓不同的用戶在相同時間點一同滿足移動通信的現實需求。

2 智慧城市5G移動網絡規劃技術的應用方向

5G 移動通信規劃技術是智慧城市不可缺少的重要通信技術，通過分析5G 移動通信規劃技術的應用方向，能夠讓智慧城市的未來長期發展變得更加順利。5G 移動通信技術在智慧城市建設中可以用在各個領域，通過分析5G 移動通信在常見領域中的應用方向，能夠讓5G移動通信規劃效果得到顯著提高，5G 移動通信規劃技術的應用質量也將變得更好。

2.1 智慧城市整體規劃

在智慧城市整體規劃期間，必須重點考慮城市中各類新興業務的發展情況。城市發展將會產生大量數據，數據通信效率與質量將會在一定程度上決定城市發展速度。因此運營商在規劃網絡時，必須結合智慧城市的區域性來實現對5G 移動通信的全方位布局，布局結束后需要通過試運營的方式來確保5G 移動通信技術的應用效果[1]。需要注意的是，5G 移動通信技術在規劃期間必須具備前瞻性，只有這樣才能讓5G 移動通信技術在智慧城市中持續發揮應有的作用。5G 移動通信技術可以為很多傳統行業提供轉型、升級的契機，因此在智慧城市建設期間，5G 移動通信技術需要從城市整體規劃的角度來進行技術規劃。

2.2 分區通信網絡規劃

在智慧城市中開展分區通信網絡規劃時，可以通過層次分析法來實現由點及面的逐步拓展，以此來讓5G移動網絡融入城市的所有角落。層次分析法可以實現對5G 移動通信網絡結構的優化，實現對網絡接入、控制、轉發質量的提升。而且作為接入平面類型，無線接入設備與基站還可以實現協調運行，無線接入靈活性也將因此而提高。在網絡規劃中，還可以針對5G 移動通信進行資源配置優化，而且通過重構控制平面功能，還可以進一步實現對無線資源調度的管理與控制。核心機房是開展網絡控制的關鍵，需要在運行期間進行資源統一調度與控制。在進行5G 移動通信網絡部署時，需要結合智慧城市的實際情況來分析不同網絡在配置期間的優先級。通過將分區網絡規劃與智慧城市建設相融合，可以結合城市片區來劃分網絡通信場景，以此來滿足不同業務需求對于5G 移動通信技術的要求。為了確保5G 移動通信能夠在網絡接入時變得更加靈活，可以結合場景需求來找出適合的接入方法，為了能夠滿足業務要求，還需要積極開展網絡配型，通過不同的接入方式來提高接入效果。

2.3 通信安全規劃

在智慧城市建設中，為了確保5G 移動通信能夠與城市順利融合，就必須在5G 移動通信規劃設計中分析通信安全性，只有以通信安全為基礎，才能在5G 移動通信覆蓋中實現對資源配置的合理優化。5G 移動通信規劃過程中，還需要分析智慧城市不同片區的重點企業，通過針對重點企業加強通信安全保護，可以提高數據信息在存儲、傳輸等環節的安全性。為了進一步提高網絡安全防御能力，智慧城市還需要適當加強對信息技術的應用[2]。因為智慧城市每天都將會自動生成海量數據，因此必須從技術角度加強數據信息安全管理，以此來打造適合智慧城市的安全信息管理體系。除此之外，為了讓5G 移動通信順利融入到智慧城市中，還需要結合城市需求來構建智慧綜合體系，這樣便能夠在確保通信數據信息安全的情況下，實現多個網絡的全方位融合，用戶也能夠通過不同的無線接入技術來滿足對于移動通信的實際需求。

3 基于5G移動網絡規劃技術的智慧城市設計

在構建智慧城市時，將5G 移動網絡技術應用在其中，能夠為城市建設提供技術支撐。5G 移動技術包含了物聯網、無線傳輸等多種技術，在智慧城市建設發展中，能夠有效提高城市的智能化程度，對城市進行優化部署。實際來看，5G 移動技術在智慧城市中有廣泛的應用價值，應用在電網、交通、醫療等多個領域，從整體上提升城市規劃工作，保證智慧建設良好推進，實現高新技術的科學應用。

3.1 網絡總規劃中應用

城市發展需要科學規劃設計，提升城市規劃質量都需要技術支撐。5G 移動網絡技術作為支撐智慧城市發展的核心技術，合理規劃網絡技術，把握好技術應用要點，做好頂層設計，能夠切實發揮技術在城市建設管理中，實現5G 移動網絡技術在城市中全覆蓋。網絡規劃方式需要從不同角度出發，發揮5G 移動網絡技術的優勢所在。結合網絡的受眾，結合用戶多樣化需求，提升業務內涵，為智慧城市建設發展夯實基礎。利用新的網絡架構在無線網絡基礎上完善，為城市提速。城市總體規劃過程中，運營商部署5G 移動網絡技術，應根據調研數據，做好試點測試工作，確保技術在城市中有效落實。智慧城市規劃工作中，需要對業務數據科學處理，基于物聯網發展背景下，明確重點區域，對網絡基站合理部署，在區域內完成試點實施與運營工作，保證各項工作得以完善。在試點工作順利的基礎上，推動5G 移動網絡技術在城市中全面覆蓋。5G 移動網絡技術布局應具有前瞻性，發揮規劃功能，為城市總體規劃起到積極促進作用。例如，基于某城市的小區進行5G 站點覆蓋規劃設計。在設計完成后對其小區網絡覆蓋情況進行測試；小區規劃錨點為6 棟樓，規劃26 個Rhub，對小區緩落覆蓋情況測試。根據小區網絡頻點，與覆蓋區域，選定采樣點進行測試。根據采樣點測試數據結果，平均RSRP=-83.56dBm，SINR=24.88db，經過分析對比，小區網絡下載速率較穩定，網絡整體覆蓋率較好。

3.2 分區制網絡規劃

分區網絡規劃，是在智慧城市發展的背景下，充分運用技術對城市設計。將網絡規劃點推向城市，確保城市方方面面都能體現出網絡覆蓋，提升網絡應用的穩定性。采用層次分析法，將網絡合理接入，實現無線網絡與諸多基站、系統的協調性。通過分區網絡規劃，優化智慧城市建設，為交通、醫療等領域提供信息調度保障。其中，5G 移動網絡規劃技術中，網絡切片技術能夠將設備的網絡分成多個地址，滿足不同的服務需求。以此適用不同的需求，根據網絡延時，將網絡頻段劃分，運用網絡虛擬技術和軟件，建立系統平臺，實現對網絡軟件的自由編輯。切片有著較多種方法，不同切片之間需要利用資源池連接，提高網絡響應速度，確保其數據存儲能力向用戶邊緣靠近。在智慧城市規劃中，將5G 切片與電力終端通信網結合，能夠有效提升電網管理效率，激發電力系統的靈活性。智能電網在5G 網絡技術支持下，實現與切片技術深度融合，經過融合后電網無線接入技術可靠性提升，網絡延時參數小于20ms，能夠更好的滿足電力生產控制需求[3]。基于通信網絡與饋線終端，運用5G 切片還能滿足電力系統自動化管理。集中變電所、饋線開關等建立一體化的管理系統，對電網運行進行實時監測。5G 網絡技術能夠保障信息傳輸低延時，拓展通信技術應用范圍。如圖1 所示，運用5G 技術能夠操控無人機，對電力線路監測，保證及時找到電力故障所在，實現云數據采集應用。無人機上設置了紅外傳感器、攝像頭，能夠通過傳感器收集信息，基于5G 網絡，保障數據信息收集速率。將無人機傳感器系統與信息中心建立聯系，形成系統性數據傳輸，推動無人機技術在智慧城市中的應用。

圖1：5G 通信技術中無人機應用

3.3 構建海綿型網絡、解決業務不均衡問題

智慧城市中，5G 移動網絡技術有著突發性、業務多樣的特點。對于網絡容量有較大考驗，在實際規劃中，需要合理保證網絡配置，確保各項業務網絡平均分配。將各項業務與5G 移動網絡技術相結合，利用網絡虛擬化功能將兩者有機結合，擴大容量的同時，有效對多元業務進行處理，面對突發狀況，也能基于業務層有效解決，保證5G 移動網絡技術的科學運用。為了降低網絡運營成本，NFV 技術被應用虛擬化功能上[4]。將該技術與硬件設備融合，能夠拓展網絡能力，增強其便攜能力。NFV 包含的部件有服務網關、遠程接入、路由器等，作為獨立于SDN 的一個設備，NFV 不僅單獨使用還能與SDN 協同使用。如圖2 所示，NFV 與軟件連接能夠建立共享資源區，實現功能拓展，保障資源靈活傳輸。

圖2：網絡功能虛擬化（NFV）

而SDN 則是用于數據管理和網絡控制方面，通過簽訂協議，開發數據鏈接，保證工作的開放性。SDN 通常將控制面解耦器與其他設備連接，利用軟件對設備操控，通過控制層為設備提供指令。通過控制器對各種軟件和模塊進行處理，將其與電力系統相結合，能夠對城市電力高峰期數據進行妥善處理，避免系統癱瘓，減輕電力成本壓力。

3.4 基于場景覆蓋下的應用

智慧城市中5G 移動網絡規劃技術，信息安全規劃十分重要。基于智慧城市發展，運用5G 移動網絡規劃技術在城市交通中，加強對信息的保障，完善網絡體系，從整體上提升網絡應用質量。5G 網絡快速發展，帶動了各種數據業務。5G 移動網絡規劃技術建設重點也開始從宏站建設轉向覆蓋站型，保障重要場所網絡效果，是運營商業務效果的重要體現。基于智慧交通，將5G移動網絡規劃技術與地鐵場景相融合，為客戶提供良好的業務體驗。

地鐵乘客特征與運營商價值客戶高度重合，地鐵網絡覆蓋好壞，直接影響到運營商競爭。作為城市不可或缺的交通工具，在早晚高峰期時，地鐵有著突發的業務量。隨著近些年5G 網絡推廣與應用，用戶對于業務高速數據需求量極大增長。5G 移動網絡規劃技術作為與地鐵交通融合，面臨著數據并發高、數據分析復雜等挑戰。毫米波有著高頻段的革新，毫米波的存在也帶動了5G 網絡發展。毫米波頻率傳播信息速率加快，能夠為車站的封閉空間提供網絡接入點。根據隧道長度，為了保證無線信號有效覆蓋。在間隔800-1000m 的距離布設一臺信號射頻器；5G 移動網絡規劃技術則是使用高頻信號，這樣一旦遇到障礙物，信號能夠在其表面反射，并在相同軸線導體之間反射傳播，形成波導效應，波導效應減弱非波導方向信號，高頻信號難以通過漏纜的方式覆蓋。而是需要采用定向天線，在隧道內完成信號覆蓋[5]。此時，由于信號快速衰減，應保證隧道內預備好基站。5G 移動網絡規劃技術使用高頻信號，能夠有效在隧道環境下部署，適應有限的部署空間，滿足地鐵定向傳輸需求。除了天線部署外，網絡高頻信號天線部署也需要進行測試。利用分布式技術或是MIMO 技術對信號處理，加上高精度補償信號，提高鏈路的魯棒性，滿足5G 移動網絡規劃技術在地鐵高速移動場景下的無線通信需求。

4 結論

綜上所述，信息化環境下，5G 移動技術得以快速發展。基于智慧城市建設，充分運用5G 移動技術對城市進行部署，給予各系統技術支持，合理規劃5G 移動技術在智慧城市中的應用，提升城市數據處理效率。智慧城市是未來國內城市的主要發展方向，能夠為群眾提供優渥的生活環境。5G 移動技術是關乎到智慧城市建設的核心技術，盡管當前智慧城市規劃處理起步狀態，但是日后隨著技術不斷發展，勢必會推動5G 移動技術完善，打造完美的智慧城市，提升國家實力。