智慧城市中5G 移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用研究

烏 達(dá)，陳劉喜

（內(nèi)蒙古自治區(qū)郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

0 引 言

智慧城市建設(shè)需要現(xiàn)代化信息技術(shù)的支持，具體包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等。加強(qiáng)對(duì)智慧城市的建設(shè)，可以為人們的生活和工作提供更多的便利，以滿足人們需求。5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在智慧城市各領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，可以促進(jìn)我國(guó)城市的可持續(xù)發(fā)展。

1 智慧城市與5G 通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

1.1 智慧城市

在城市建設(shè)中積極融入現(xiàn)代化信息技術(shù)，可以加快傳統(tǒng)城市創(chuàng)新轉(zhuǎn)型進(jìn)程，特別是大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的運(yùn)用，可以推動(dòng)智慧城市建設(shè)工作穩(wěn)定開展。與以往城市規(guī)劃相比，智慧城市服務(wù)更完善，且充分體現(xiàn)出現(xiàn)代化、智慧性以及高效便捷的特點(diǎn)，促進(jìn)我國(guó)城市的可持續(xù)發(fā)展[1]。

1.2 5G 通信網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶數(shù)量和業(yè)務(wù)需求不斷增加。4G 技術(shù)的實(shí)際體驗(yàn)速率比較低，需要連接大量的終端。在5G 時(shí)代環(huán)境下，相較于4G 通信，其特點(diǎn)更為鮮明，具體表現(xiàn)在3個(gè)方面。一是傳輸速率明顯提升。目前長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）等值速率在100 Mb/s，而5G 則在該基礎(chǔ)上有進(jìn)一步的提高，可以切實(shí)滿足用戶的實(shí)際需求，增強(qiáng)其體驗(yàn)感。二是具有多個(gè)連接接口，產(chǎn)生的功耗比較低。結(jié)合具體數(shù)據(jù)，5G 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)連接密度達(dá)到106/km2，與4G 相比增加了100 倍，加之耗能比較小，因此可以提升效率。三是時(shí)延比較低。5G 網(wǎng)絡(luò)端與端間時(shí)延已縮短為4G 的1/5，能夠在高速度下進(jìn)行有效通信[2]。

2 智慧城市中5G 移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

為做好5G 移動(dòng)通信用戶數(shù)量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，首先需要注意人口規(guī)模和人口年齡段的劃分，因?yàn)椴煌挲g段的人群特點(diǎn)不同，所以通信需求也會(huì)存在一定的差異。人口規(guī)模與使用用戶數(shù)量關(guān)系密切，因而相關(guān)部門在進(jìn)行規(guī)范時(shí)，需要整理和分析有關(guān)數(shù)據(jù)。在此過(guò)程中利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)具有的先進(jìn)性，將5G網(wǎng)絡(luò)接入到人口比較密集的區(qū)域或用戶數(shù)量比較多的區(qū)域，完成網(wǎng)絡(luò)接入后，可有效滿足各個(gè)業(yè)務(wù)需求。

2.2 無(wú)線傳輸技術(shù)

有關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，利用頻譜效率技術(shù)，設(shè)計(jì)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而提升5G 移動(dòng)通信的速度。結(jié)合實(shí)際，無(wú)線通信技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域中得到有效應(yīng)用。為有效保證雷達(dá)信號(hào)處理的有效性，應(yīng)在不進(jìn)行循環(huán)插入的基礎(chǔ)上，對(duì)不同載波之間的寬帶進(jìn)行合理設(shè)置，最大限度保證信號(hào)在傳輸中的可靠性，滿足相關(guān)要求。對(duì)于多進(jìn)多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術(shù)，可在一定程度上提高部分空間的分辨率，有效把握維度。

3 智慧城市中5G 移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用范圍

3.1 智能電網(wǎng)

在5G 移動(dòng)通信技術(shù)的支持下，改變以往作業(yè)模式，以實(shí)現(xiàn)電力流與信息流之間高度融合的目標(biāo)[3]。在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行期間，需根據(jù)具體情況和需求完成對(duì)相關(guān)設(shè)備的檢測(cè)，確保能源運(yùn)輸可以穩(wěn)定進(jìn)行。針對(duì)5G 移動(dòng)通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用情況，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。一是智能自動(dòng)化配電。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，我國(guó)智能自動(dòng)化技術(shù)水平顯著提升。智能化電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，需合理運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)備和科學(xué)的管理方式。自動(dòng)化配電可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果運(yùn)行中出現(xiàn)故障，自動(dòng)化開關(guān)的運(yùn)用可在故障發(fā)生時(shí)起到隔離的作用，并且能夠及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。二是精準(zhǔn)負(fù)荷控制。通過(guò)對(duì)5G 移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行有效控制，憑借該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以有效提高電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的精確度，還能合理把控故障用戶的可中斷負(fù)荷，進(jìn)而避免對(duì)用戶產(chǎn)生影響。三是低壓用電信息采集。對(duì)于低壓用電信息采集，主要是通過(guò)對(duì)用戶用電信息的收集，掌握用戶用電情況。現(xiàn)階段對(duì)用戶用電信息采集使用的是傳送計(jì)量所用的數(shù)據(jù)，通過(guò)使用集中器來(lái)采集終端信息。在5G移動(dòng)通信技術(shù)的運(yùn)用下，可以顯著提高信息采集工作的細(xì)化程度[4]。

3.2 智慧交通

在整個(gè)城市建設(shè)和規(guī)劃中，交通規(guī)劃和建設(shè)是比較重要的環(huán)節(jié)，需相關(guān)部門予以重視。在推動(dòng)智慧交通建設(shè)期間，通過(guò)有效應(yīng)用5G 移動(dòng)通信技術(shù)，可支持各車輛間的被動(dòng)感知感應(yīng)，提升城市交通率。另外，在現(xiàn)階段城市交通運(yùn)輸過(guò)程中引入5G 移動(dòng)通信技術(shù)，能夠?qū)囕v進(jìn)行智慧化調(diào)度，這不僅可以減少安全事故的發(fā)生，還能夠?qū)煌òl(fā)展成本進(jìn)行有效控制。另外，隨著城市交通系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，逐漸形成具有綜合性的信息處理系統(tǒng)，輔助交通管理人員有效掌握交通數(shù)據(jù)，高效完成對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸和處理[5]。

3.3 智能駕駛

智能駕駛包括自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程駕駛等。作為汽車廠家，通過(guò)引入5G 技術(shù)，利用其具有的高寬帶、低延時(shí)特點(diǎn)，可以有效處理駕駛過(guò)程中常見的問(wèn)題，在運(yùn)輸穩(wěn)定性方面發(fā)揮重要作用，因而在現(xiàn)階段交通發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用。5G 技術(shù)的車載智能計(jì)算平臺(tái)如圖1 所示。

圖1 基于5G 技術(shù)的車載智能計(jì)算平臺(tái)

3.4 智能家居

智能家居在5G 移動(dòng)通信技術(shù)的有效支持下，利用信息傳輸對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行控制，如圖2 所示。而在智能家居系統(tǒng)的建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用中，需要具有高速率和高寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持。因此可以借助5G 移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)用戶智能家居的體驗(yàn)感，不斷提升其生活質(zhì)量。另外在該技術(shù)的使用下還可實(shí)現(xiàn)智能安防控制系統(tǒng)，保證可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)盜竊事件，降低用戶損失[6]。對(duì)于5G 技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用，需要多方面技術(shù)支持。第一，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。5G移動(dòng)通信技術(shù)具有低延時(shí)和高速率的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，可以更好地滿足現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)智能家居的自動(dòng)化管理目標(biāo)。第二，智能交互技術(shù)。利用5G 移動(dòng)通信技術(shù)具有的低延時(shí)優(yōu)勢(shì)，可有效解決人機(jī)在交互中存在的延遲性問(wèn)題。第三，云技術(shù)。5G 網(wǎng)絡(luò)提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率，使得視頻均能夠在該網(wǎng)絡(luò)下流暢播放。利用云計(jì)算，用戶可將大量的視頻資源和文件等傳輸?shù)皆贫耍褂脮r(shí)可隨時(shí)下載。

圖2 智能家居

3.5 智能照明

隨著5G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，智能照明系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)可根據(jù)人們步行情況和車輛數(shù)量情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光。另外，通過(guò)該技術(shù)的有效運(yùn)用，智能化照明系統(tǒng)可以有效節(jié)約資源，滿足現(xiàn)代我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展要求。

4 智慧城市中5G 移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)化部署

4.1 5G 移動(dòng)通信技術(shù)在城市主體規(guī)劃的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)信息技術(shù)水平不斷提升，城市發(fā)展模式發(fā)生明顯變化。結(jié)合當(dāng)前城市建設(shè)的情況，通過(guò)引入現(xiàn)代化技術(shù)，可以顯著提升數(shù)據(jù)工作開展的效率。為提高城市規(guī)劃的合理性，可借助移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行相關(guān)工作。另外，該技術(shù)對(duì)促進(jìn)智慧城市發(fā)展中具有重要意義。如在智慧城市建設(shè)期間采用千兆光纖技術(shù)，可以較好地完善網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的設(shè)施，并幫助相關(guān)部門確定城市發(fā)展規(guī)劃。對(duì)于移動(dòng)通信企業(yè)，應(yīng)明確自身的發(fā)展規(guī)劃，發(fā)揮對(duì)智慧城市建設(shè)的主導(dǎo)作用，遵循高標(biāo)準(zhǔn)和高要求原則，科學(xué)部署移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作[7]。

4.2 將5G 移動(dòng)通信技術(shù)在城市人口控制規(guī)劃的應(yīng)用

借助5G 移動(dòng)通信技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)，對(duì)人口數(shù)量和規(guī)模進(jìn)行合理分析。相關(guān)部門需應(yīng)用信息技術(shù)對(duì)人口規(guī)模進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，做好對(duì)用戶使用量的預(yù)測(cè)，同時(shí)還應(yīng)使用相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行城市規(guī)劃。在推動(dòng)智慧城市發(fā)展期間，相關(guān)部門可通過(guò)構(gòu)建集約統(tǒng)籌規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，為智慧城市建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)[8]。

4.3 5G 移動(dòng)通信技術(shù)在安全規(guī)劃的應(yīng)用

為推動(dòng)智慧城市建設(shè)的有序進(jìn)行，首先需要注重其安全性，嚴(yán)格按照安全性規(guī)劃原則，加強(qiáng)對(duì)重要行業(yè)信息的保護(hù)力度，并構(gòu)建科學(xué)合理的建設(shè)防護(hù)體系和安全結(jié)構(gòu)。針對(duì)城市建設(shè)中涉及的各類信息、儲(chǔ)存及應(yīng)用環(huán)節(jié)，需要做好管理，以確保各個(gè)環(huán)節(jié)可以得到有效監(jiān)督和控制。只有這樣才能夠在智慧城市建設(shè)和發(fā)展中，有效避免信息安全問(wèn)題的發(fā)生[9]。

4.4 5G 移動(dòng)通信技術(shù)在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的應(yīng)用

5G 移動(dòng)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系具有鮮明特點(diǎn)，即多層次、立體化。借助該技術(shù)的層次分析法，能夠幫助相關(guān)人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接入和控制進(jìn)行有效分析，逐漸形成協(xié)同控制模式，不斷提高資源利用效率。因而相關(guān)部門在城市區(qū)域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，應(yīng)注重對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用[10]。

5 結(jié) 論

在現(xiàn)階段社會(huì)的發(fā)展環(huán)境下，5G 移動(dòng)通信技術(shù)逐漸成熟，且在推動(dòng)智慧城市建設(shè)中發(fā)揮重要作用。在建設(shè)智慧城市的過(guò)程中，相關(guān)部門和人員首先需要正確認(rèn)識(shí)5G 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，立足實(shí)際情況，將該技術(shù)合理應(yīng)用于智慧城市的各模塊建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)智慧城市的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。