5G移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用

曾進 李皓杰

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

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市規(guī)模在不斷發(fā)展中逐漸擴大。在各種高新技術(shù)逐漸普及的今天，傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸難以滿足人們的實際需求，只有以5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)為核心，在城市中全面普及5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)，才能滿足城市居民日常生活、工作的現(xiàn)實需求。因此，有必要對5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用進行研究。

1 智慧城市中5G移動網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究

5G 移動通信作為現(xiàn)代化社會的主要通信網(wǎng)絡(luò)，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(tǒng)通信技術(shù)，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(shè)中進行5G 移動通信規(guī)劃，可以實現(xiàn)對智慧城市通信系統(tǒng)的全方位優(yōu)化。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)

在智慧城市建設(shè)期間，物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)都是搭建“智慧”網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在正式投入應(yīng)用后，往往會自動生成文字、視頻等一系列數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量將會隨著城市建設(shè)而激增。而大數(shù)據(jù)技術(shù)則能實現(xiàn)對智慧城市海量數(shù)據(jù)的整合，并通過數(shù)據(jù)挖掘的方式來找出能夠支持智慧城市發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)。在5G 移動通信技術(shù)的支持下，物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)在應(yīng)用期間，將會獲得更加快速的數(shù)據(jù)傳輸速率，智慧城市的發(fā)展也將因此而變得更加高效。

1.2 人工智能技術(shù)

在智慧城市中，人工智能技術(shù)的重要性毋庸置疑，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)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(shù)據(jù)，還能夠有效加強智慧城市管理質(zhì)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(fā)展受到限制。以5G 移動通信為核心的人工智能技術(shù)將會進一步提高數(shù)據(jù)分析與處理效率，以此來輔助智慧城市建設(shè)工作的正常推進。

1.3 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在5G 移動通信規(guī)劃期間，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對5G 移動網(wǎng)絡(luò)通信用戶的分析，并實現(xiàn)對用戶數(shù)量的預(yù)測。通過從人口規(guī)模、年齡等多個維度來實現(xiàn)對用戶的分析與判斷，可以輔助5G 移動通信規(guī)劃工作的開展。在無線網(wǎng)絡(luò)傳輸工藝的支持下，還能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶的集中，通過加強對5G 網(wǎng)絡(luò)的接入，能夠在滿足用戶移動通信需求的同時實現(xiàn)對資源配置的優(yōu)化，進而讓5G 移動通信技術(shù)在合理規(guī)劃過程中，成為智慧城市建設(shè)期間不可缺少的一部分。

1.4 無線傳輸技術(shù)

在智慧城市中，5G 移動通信技術(shù)經(jīng)常會應(yīng)用到頻譜效率工藝，而且在無線網(wǎng)絡(luò)的支持下，還可以進一步提高5G 移動通信期間的網(wǎng)絡(luò)速率。無線傳輸工藝在應(yīng)用期間，可以融入多載波技術(shù)與MIMO 技術(shù)。其中多載波技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對載波寬帶的設(shè)置，雷達信號將會在傳輸期間變得更加靈活。而MIMO 技術(shù)則能夠在應(yīng)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(xiàn)實需求。

2 智慧城市5G移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用方向

5G 移動通信規(guī)劃技術(shù)是智慧城市不可缺少的重要通信技術(shù)，通過分析5G 移動通信規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用方向，能夠讓智慧城市的未來長期發(fā)展變得更加順利。5G 移動通信技術(shù)在智慧城市建設(shè)中可以用在各個領(lǐng)域，通過分析5G 移動通信在常見領(lǐng)域中的應(yīng)用方向，能夠讓5G移動通信規(guī)劃效果得到顯著提高，5G 移動通信規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量也將變得更好。

2.1 智慧城市整體規(guī)劃

在智慧城市整體規(guī)劃期間，必須重點考慮城市中各類新興業(yè)務(wù)的發(fā)展情況。城市發(fā)展將會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信效率與質(zhì)量將會在一定程度上決定城市發(fā)展速度。因此運營商在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時，必須結(jié)合智慧城市的區(qū)域性來實現(xiàn)對5G 移動通信的全方位布局，布局結(jié)束后需要通過試運營的方式來確保5G 移動通信技術(shù)的應(yīng)用效果[1]。需要注意的是，5G 移動通信技術(shù)在規(guī)劃期間必須具備前瞻性，只有這樣才能讓5G 移動通信技術(shù)在智慧城市中持續(xù)發(fā)揮應(yīng)有的作用。5G 移動通信技術(shù)可以為很多傳統(tǒng)行業(yè)提供轉(zhuǎn)型、升級的契機，因此在智慧城市建設(shè)期間，5G 移動通信技術(shù)需要從城市整體規(guī)劃的角度來進行技術(shù)規(guī)劃。

2.2 分區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

在智慧城市中開展分區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，可以通過層次分析法來實現(xiàn)由點及面的逐步拓展，以此來讓5G移動網(wǎng)絡(luò)融入城市的所有角落。層次分析法可以實現(xiàn)對5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)接入、控制、轉(zhuǎn)發(fā)質(zhì)量的提升。而且作為接入平面類型，無線接入設(shè)備與基站還可以實現(xiàn)協(xié)調(diào)運行，無線接入靈活性也將因此而提高。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，還可以針對5G 移動通信進行資源配置優(yōu)化，而且通過重構(gòu)控制平面功能，還可以進一步實現(xiàn)對無線資源調(diào)度的管理與控制。核心機房是開展網(wǎng)絡(luò)控制的關(guān)鍵，需要在運行期間進行資源統(tǒng)一調(diào)度與控制。在進行5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)部署時，需要結(jié)合智慧城市的實際情況來分析不同網(wǎng)絡(luò)在配置期間的優(yōu)先級。通過將分區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與智慧城市建設(shè)相融合，可以結(jié)合城市片區(qū)來劃分網(wǎng)絡(luò)通信場景，以此來滿足不同業(yè)務(wù)需求對于5G 移動通信技術(shù)的要求。為了確保5G 移動通信能夠在網(wǎng)絡(luò)接入時變得更加靈活，可以結(jié)合場景需求來找出適合的接入方法，為了能夠滿足業(yè)務(wù)要求，還需要積極開展網(wǎng)絡(luò)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(guī)劃

在智慧城市建設(shè)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(guī)劃設(shè)計中分析通信安全性，只有以通信安全為基礎(chǔ)，才能在5G 移動通信覆蓋中實現(xiàn)對資源配置的合理優(yōu)化。5G 移動通信規(guī)劃過程中，還需要分析智慧城市不同片區(qū)的重點企業(yè)，通過針對重點企業(yè)加強通信安全保護，可以提高數(shù)據(jù)信息在存儲、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)的安全性。為了進一步提高網(wǎng)絡(luò)安全防御能力，智慧城市還需要適當加強對信息技術(shù)的應(yīng)用[2]。因為智慧城市每天都將會自動生成海量數(shù)據(jù)，因此必須從技術(shù)角度加強數(shù)據(jù)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(jié)合城市需求來構(gòu)建智慧綜合體系，這樣便能夠在確保通信數(shù)據(jù)信息安全的情況下，實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)的全方位融合，用戶也能夠通過不同的無線接入技術(shù)來滿足對于移動通信的實際需求。

3 基于5G移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)的智慧城市設(shè)計

在構(gòu)建智慧城市時，將5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在其中，能夠為城市建設(shè)提供技術(shù)支撐。5G 移動技術(shù)包含了物聯(lián)網(wǎng)、無線傳輸?shù)榷喾N技術(shù)，在智慧城市建設(shè)發(fā)展中，能夠有效提高城市的智能化程度，對城市進行優(yōu)化部署。實際來看，5G 移動技術(shù)在智慧城市中有廣泛的應(yīng)用價值，應(yīng)用在電網(wǎng)、交通、醫(yī)療等多個領(lǐng)域，從整體上提升城市規(guī)劃工作，保證智慧建設(shè)良好推進，實現(xiàn)高新技術(shù)的科學應(yīng)用。

3.1 網(wǎng)絡(luò)總規(guī)劃中應(yīng)用

城市發(fā)展需要科學規(guī)劃設(shè)計，提升城市規(guī)劃質(zhì)量都需要技術(shù)支撐。5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為支撐智慧城市發(fā)展的核心技術(shù)，合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把握好技術(shù)應(yīng)用要點，做好頂層設(shè)計，能夠切實發(fā)揮技術(shù)在城市建設(shè)管理中，實現(xiàn)5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在城市中全覆蓋。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方式需要從不同角度出發(fā)，發(fā)揮5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢所在。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的受眾，結(jié)合用戶多樣化需求，提升業(yè)務(wù)內(nèi)涵，為智慧城市建設(shè)發(fā)展夯實基礎(chǔ)。利用新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上完善，為城市提速。城市總體規(guī)劃過程中，運營商部署5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，應(yīng)根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，做好試點測試工作，確保技術(shù)在城市中有效落實。智慧城市規(guī)劃工作中，需要對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)科學處理，基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下，明確重點區(qū)域，對網(wǎng)絡(luò)基站合理部署，在區(qū)域內(nèi)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(chǔ)上，推動5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在城市中全面覆蓋。5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)布局應(yīng)具有前瞻性，發(fā)揮規(guī)劃功能，為城市總體規(guī)劃起到積極促進作用。例如，基于某城市的小區(qū)進行5G 站點覆蓋規(guī)劃設(shè)計。在設(shè)計完成后對其小區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況進行測試；小區(qū)規(guī)劃錨點為6 棟樓，規(guī)劃26 個Rhub，對小區(qū)緩落覆蓋情況測試。根據(jù)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)頻點，與覆蓋區(qū)域，選定采樣點進行測試。根據(jù)采樣點測試數(shù)據(jù)結(jié)果，平均RSRP=-83.56dBm，SINR=24.88db，經(jīng)過分析對比，小區(qū)網(wǎng)絡(luò)下載速率較穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋率較好。

3.2 分區(qū)制網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

分區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，是在智慧城市發(fā)展的背景下，充分運用技術(shù)對城市設(shè)計。將網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃點推向城市，確保城市方方面面都能體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提升網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的穩(wěn)定性。采用層次分析法，將網(wǎng)絡(luò)合理接入，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)與諸多基站、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。通過分區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，優(yōu)化智慧城市建設(shè)，為交通、醫(yī)療等領(lǐng)域提供信息調(diào)度保障。其中，5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)中，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能夠?qū)⒃O(shè)備的網(wǎng)絡(luò)分成多個地址，滿足不同的服務(wù)需求。以此適用不同的需求，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)延時，將網(wǎng)絡(luò)頻段劃分，運用網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)和軟件，建立系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度，確保其數(shù)據(jù)存儲能力向用戶邊緣靠近。在智慧城市規(guī)劃中，將5G 切片與電力終端通信網(wǎng)結(jié)合，能夠有效提升電網(wǎng)管理效率，激發(fā)電力系統(tǒng)的靈活性。智能電網(wǎng)在5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下，實現(xiàn)與切片技術(shù)深度融合，經(jīng)過融合后電網(wǎng)無線接入技術(shù)可靠性提升，網(wǎng)絡(luò)延時參數(shù)小于20ms，能夠更好的滿足電力生產(chǎn)控制需求[3]。基于通信網(wǎng)絡(luò)與饋線終端，運用5G 切片還能滿足電力系統(tǒng)自動化管理。集中變電所、饋線開關(guān)等建立一體化的管理系統(tǒng)，對電網(wǎng)運行進行實時監(jiān)測。5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠保障信息傳輸?shù)脱訒r，拓展通信技術(shù)應(yīng)用范圍。如圖1 所示，運用5G 技術(shù)能夠操控無人機，對電力線路監(jiān)測，保證及時找到電力故障所在，實現(xiàn)云數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。無人機上設(shè)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(wǎng)絡(luò)，保障數(shù)據(jù)信息收集速率。將無人機傳感器系統(tǒng)與信息中心建立聯(lián)系，形成系統(tǒng)性數(shù)據(jù)傳輸，推動無人機技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用。

圖1：5G 通信技術(shù)中無人機應(yīng)用

3.3 構(gòu)建海綿型網(wǎng)絡(luò)、解決業(yè)務(wù)不均衡問題

智慧城市中，5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著突發(fā)性、業(yè)務(wù)多樣的特點。對于網(wǎng)絡(luò)容量有較大考驗，在實際規(guī)劃中，需要合理保證網(wǎng)絡(luò)配置，確保各項業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平均分配。將各項業(yè)務(wù)與5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能將兩者有機結(jié)合，擴大容量的同時，有效對多元業(yè)務(wù)進行處理，面對突發(fā)狀況，也能基于業(yè)務(wù)層有效解決，保證5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的科學運用。為了降低網(wǎng)絡(luò)運營成本，NFV 技術(shù)被應(yīng)用虛擬化功能上[4]。將該技術(shù)與硬件設(shè)備融合，能夠拓展網(wǎng)絡(luò)能力，增強其便攜能力。NFV 包含的部件有服務(wù)網(wǎng)關(guān)、遠程接入、路由器等，作為獨立于SDN 的一個設(shè)備，NFV 不僅單獨使用還能與SDN 協(xié)同使用。如圖2 所示，NFV 與軟件連接能夠建立共享資源區(qū)，實現(xiàn)功能拓展，保障資源靈活傳輸。

圖2：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）

而SDN 則是用于數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)控制方面，通過簽訂協(xié)議，開發(fā)數(shù)據(jù)鏈接，保證工作的開放性。SDN 通常將控制面解耦器與其他設(shè)備連接，利用軟件對設(shè)備操控，通過控制層為設(shè)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(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)Τ鞘须娏Ω叻迤跀?shù)據(jù)進行妥善處理，避免系統(tǒng)癱瘓，減輕電力成本壓力。

3.4 基于場景覆蓋下的應(yīng)用

智慧城市中5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)，信息安全規(guī)劃十分重要?；谥腔鄢鞘邪l(fā)展，運用5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)在城市交通中，加強對信息的保障，完善網(wǎng)絡(luò)體系，從整體上提升網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用質(zhì)量。5G 網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，帶動了各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)建設(shè)重點也開始從宏站建設(shè)轉(zhuǎn)向覆蓋站型，保障重要場所網(wǎng)絡(luò)效果，是運營商業(yè)務(wù)效果的重要體現(xiàn)?；谥腔劢煌ǎ瑢?G移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)與地鐵場景相融合，為客戶提供良好的業(yè)務(wù)體驗。

地鐵乘客特征與運營商價值客戶高度重合，地鐵網(wǎng)絡(luò)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(fā)的業(yè)務(wù)量。隨著近些年5G 網(wǎng)絡(luò)推廣與應(yīng)用，用戶對于業(yè)務(wù)高速數(shù)據(jù)需求量極大增長。5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)作為與地鐵交通融合，面臨著數(shù)據(jù)并發(fā)高、數(shù)據(jù)分析復雜等挑戰(zhàn)。毫米波有著高頻段的革新，毫米波的存在也帶動了5G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)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(wǎng)絡(luò)接入點。根據(jù)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(shè)一臺信號射頻器；5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)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(yīng)，波導效應(yīng)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(nèi)完成信號覆蓋[5]。此時，由于信號快速衰減，應(yīng)保證隧道內(nèi)預(yù)備好基站。5G 移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)使用高頻信號，能夠有效在隧道環(huán)境下部署，適應(yīng)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(wǎng)絡(luò)高頻信號天線部署也需要進行測試。利用分布式技術(shù)或是MIMO 技術(shù)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(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)在地鐵高速移動場景下的無線通信需求。

4 結(jié)論

綜上所述，信息化環(huán)境下，5G 移動技術(shù)得以快速發(fā)展?；谥腔鄢鞘薪ㄔO(shè)，充分運用5G 移動技術(shù)對城市進行部署，給予各系統(tǒng)技術(shù)支持，合理規(guī)劃5G 移動技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用，提升城市數(shù)據(jù)處理效率。智慧城市是未來國內(nèi)城市的主要發(fā)展方向，能夠為群眾提供優(yōu)渥的生活環(huán)境。5G 移動技術(shù)是關(guān)乎到智慧城市建設(shè)的核心技術(shù)，盡管當前智慧城市規(guī)劃處理起步狀態(tài)，但是日后隨著技術(shù)不斷發(fā)展，勢必會推動5G 移動技術(shù)完善，打造完美的智慧城市，提升國家實力。