5G移动网络规划技术在智慧城市中的应用

曾进 李皓杰

（中国联合通信股份有限公司重庆市分公司云网接入网运营中心 重庆市 401121）

随着社会经济的不断发展，城市规模在不断发展中逐渐扩大。在各种高新技术逐渐普及的今天，传统通信网络已经逐渐难以满足人们的实际需求，只有以5G 移动网络规划技术为核心，在城市中全面普及5G 移动通信网络，才能满足城市居民日常生活、工作的现实需求。因此，有必要对5G 移动网络规划技术在智慧城市中的应用进行研究。

1 智慧城市中5G移动网络关键技术研究

5G 移动通信作为现代化社会的主要通信网络，不仅具有较高的通信安全性，通信成本同样能够得到控制。相较于传统通信技术，5G 移动通信往往能够为用户带来更好的通信体验。在智慧城市建设中进行5G 移动通信规划，可以实现对智慧城市通信系统的全方位优化。

1.1 物联网与大数据技术

在智慧城市建设期间，物联网与大数据技术都是搭建“智慧”网络的核心技术，物联网技术在正式投入应用后，往往会自动生成文字、视频等一系列数据，数据量将会随着城市建设而激增。而大数据技术则能实现对智慧城市海量数据的整合，并通过数据挖掘的方式来找出能够支持智慧城市发展的关键性技术。在5G 移动通信技术的支持下，物联网与大数据技术在应用期间，将会获得更加快速的数据传输速率，智慧城市的发展也将因此而变得更加高效。

1.2 人工智能技术

在智慧城市中，人工智能技术的重要性毋庸置疑，以神经网络等技术为核心的人工智能，不仅可以通过人类的思维来判断智慧城市采集到的各种数据，还能够有效加强智慧城市管理质量，避免因为智慧城市管理水平不足而导致智慧城市的长期发展受到限制。以5G 移动通信为核心的人工智能技术将会进一步提高数据分析与处理效率，以此来辅助智慧城市建设工作的正常推进。

1.3 无线网络技术

在5G 移动通信规划期间，无线网络技术能够实现对5G 移动网络通信用户的分析，并实现对用户数量的预测。通过从人口规模、年龄等多个维度来实现对用户的分析与判断，可以辅助5G 移动通信规划工作的开展。在无线网络传输工艺的支持下，还能够实现对用户的集中，通过加强对5G 网络的接入，能够在满足用户移动通信需求的同时实现对资源配置的优化，进而让5G 移动通信技术在合理规划过程中，成为智慧城市建设期间不可缺少的一部分。

1.4 无线传输技术

在智慧城市中，5G 移动通信技术经常会应用到频谱效率工艺，而且在无线网络的支持下，还可以进一步提高5G 移动通信期间的网络速率。无线传输工艺在应用期间，可以融入多载波技术与MIMO 技术。其中多载波技术能够实现对载波宽带的设置，雷达信号将会在传输期间变得更加灵活。而MIMO 技术则能够在应用期间提高空间分辨率，通过对维度进行控制，能够让不同的用户在相同时间点一同满足移动通信的现实需求。

2 智慧城市5G移动网络规划技术的应用方向

5G 移动通信规划技术是智慧城市不可缺少的重要通信技术，通过分析5G 移动通信规划技术的应用方向，能够让智慧城市的未来长期发展变得更加顺利。5G 移动通信技术在智慧城市建设中可以用在各个领域，通过分析5G 移动通信在常见领域中的应用方向，能够让5G移动通信规划效果得到显著提高，5G 移动通信规划技术的应用质量也将变得更好。

2.1 智慧城市整体规划

在智慧城市整体规划期间，必须重点考虑城市中各类新兴业务的发展情况。城市发展将会产生大量数据，数据通信效率与质量将会在一定程度上决定城市发展速度。因此运营商在规划网络时，必须结合智慧城市的区域性来实现对5G 移动通信的全方位布局，布局结束后需要通过试运营的方式来确保5G 移动通信技术的应用效果[1]。需要注意的是，5G 移动通信技术在规划期间必须具备前瞻性，只有这样才能让5G 移动通信技术在智慧城市中持续发挥应有的作用。5G 移动通信技术可以为很多传统行业提供转型、升级的契机，因此在智慧城市建设期间，5G 移动通信技术需要从城市整体规划的角度来进行技术规划。

2.2 分区通信网络规划

在智慧城市中开展分区通信网络规划时，可以通过层次分析法来实现由点及面的逐步拓展，以此来让5G移动网络融入城市的所有角落。层次分析法可以实现对5G 移动通信网络结构的优化，实现对网络接入、控制、转发质量的提升。而且作为接入平面类型，无线接入设备与基站还可以实现协调运行，无线接入灵活性也将因此而提高。在网络规划中，还可以针对5G 移动通信进行资源配置优化，而且通过重构控制平面功能，还可以进一步实现对无线资源调度的管理与控制。核心机房是开展网络控制的关键，需要在运行期间进行资源统一调度与控制。在进行5G 移动通信网络部署时，需要结合智慧城市的实际情况来分析不同网络在配置期间的优先级。通过将分区网络规划与智慧城市建设相融合，可以结合城市片区来划分网络通信场景，以此来满足不同业务需求对于5G 移动通信技术的要求。为了确保5G 移动通信能够在网络接入时变得更加灵活，可以结合场景需求来找出适合的接入方法，为了能够满足业务要求，还需要积极开展网络配型，通过不同的接入方式来提高接入效果。

2.3 通信安全规划

在智慧城市建设中，为了确保5G 移动通信能够与城市顺利融合，就必须在5G 移动通信规划设计中分析通信安全性，只有以通信安全为基础，才能在5G 移动通信覆盖中实现对资源配置的合理优化。5G 移动通信规划过程中，还需要分析智慧城市不同片区的重点企业，通过针对重点企业加强通信安全保护，可以提高数据信息在存储、传输等环节的安全性。为了进一步提高网络安全防御能力，智慧城市还需要适当加强对信息技术的应用[2]。因为智慧城市每天都将会自动生成海量数据，因此必须从技术角度加强数据信息安全管理，以此来打造适合智慧城市的安全信息管理体系。除此之外，为了让5G 移动通信顺利融入到智慧城市中，还需要结合城市需求来构建智慧综合体系，这样便能够在确保通信数据信息安全的情况下，实现多个网络的全方位融合，用户也能够通过不同的无线接入技术来满足对于移动通信的实际需求。

3 基于5G移动网络规划技术的智慧城市设计

在构建智慧城市时，将5G 移动网络技术应用在其中，能够为城市建设提供技术支撑。5G 移动技术包含了物联网、无线传输等多种技术，在智慧城市建设发展中，能够有效提高城市的智能化程度，对城市进行优化部署。实际来看，5G 移动技术在智慧城市中有广泛的应用价值，应用在电网、交通、医疗等多个领域，从整体上提升城市规划工作，保证智慧建设良好推进，实现高新技术的科学应用。

3.1 网络总规划中应用

城市发展需要科学规划设计，提升城市规划质量都需要技术支撑。5G 移动网络技术作为支撑智慧城市发展的核心技术，合理规划网络技术，把握好技术应用要点，做好顶层设计，能够切实发挥技术在城市建设管理中，实现5G 移动网络技术在城市中全覆盖。网络规划方式需要从不同角度出发，发挥5G 移动网络技术的优势所在。结合网络的受众，结合用户多样化需求，提升业务内涵，为智慧城市建设发展夯实基础。利用新的网络架构在无线网络基础上完善，为城市提速。城市总体规划过程中，运营商部署5G 移动网络技术，应根据调研数据，做好试点测试工作，确保技术在城市中有效落实。智慧城市规划工作中，需要对业务数据科学处理，基于物联网发展背景下，明确重点区域，对网络基站合理部署，在区域内完成试点实施与运营工作，保证各项工作得以完善。在试点工作顺利的基础上，推动5G 移动网络技术在城市中全面覆盖。5G 移动网络技术布局应具有前瞻性，发挥规划功能，为城市总体规划起到积极促进作用。例如，基于某城市的小区进行5G 站点覆盖规划设计。在设计完成后对其小区网络覆盖情况进行测试；小区规划锚点为6 棟楼，规划26 个Rhub，对小区缓落覆盖情况测试。根据小区网络频点，与覆盖区域，选定采样点进行测试。根据采样点测试数据结果，平均RSRP=-83.56dBm，SINR=24.88db，经过分析对比，小区网络下载速率较稳定，网络整体覆盖率较好。

3.2 分区制网络规划

分区网络规划，是在智慧城市发展的背景下，充分运用技术对城市设计。将网络规划点推向城市，确保城市方方面面都能体现出网络覆盖，提升网络应用的稳定性。采用层次分析法，将网络合理接入，实现无线网络与诸多基站、系统的协调性。通过分区网络规划，优化智慧城市建设，为交通、医疗等领域提供信息调度保障。其中，5G 移动网络规划技术中，网络切片技术能够将设备的网络分成多个地址，满足不同的服务需求。以此适用不同的需求，根据网络延时，将网络频段划分，运用网络虚拟技术和软件，建立系统平台，实现对网络软件的自由编辑。切片有着较多种方法，不同切片之间需要利用资源池连接，提高网络响应速度，确保其数据存储能力向用户边缘靠近。在智慧城市规划中，将5G 切片与电力终端通信网结合，能够有效提升电网管理效率，激发电力系统的灵活性。智能电网在5G 网络技术支持下，实现与切片技术深度融合，经过融合后电网无线接入技术可靠性提升，网络延时参数小于20ms，能够更好的满足电力生产控制需求[3]。基于通信网络与馈线终端，运用5G 切片还能满足电力系统自动化管理。集中变电所、馈线开关等建立一体化的管理系统，对电网运行进行实时监测。5G 网络技术能够保障信息传输低延时，拓展通信技术应用范围。如图1 所示，运用5G 技术能够操控无人机，对电力线路监测，保证及时找到电力故障所在，实现云数据采集应用。无人机上设置了红外传感器、摄像头，能够通过传感器收集信息，基于5G 网络，保障数据信息收集速率。将无人机传感器系统与信息中心建立联系，形成系统性数据传输，推动无人机技术在智慧城市中的应用。

图1：5G 通信技术中无人机应用

3.3 构建海绵型网络、解决业务不均衡问题

智慧城市中，5G 移动网络技术有着突发性、业务多样的特点。对于网络容量有较大考验，在实际规划中，需要合理保证网络配置，确保各项业务网络平均分配。将各项业务与5G 移动网络技术相结合，利用网络虚拟化功能将两者有机结合，扩大容量的同时，有效对多元业务进行处理，面对突发状况，也能基于业务层有效解决，保证5G 移动网络技术的科学运用。为了降低网络运营成本，NFV 技术被应用虚拟化功能上[4]。将该技术与硬件设备融合，能够拓展网络能力，增强其便携能力。NFV 包含的部件有服务网关、远程接入、路由器等，作为独立于SDN 的一个设备，NFV 不仅单独使用还能与SDN 协同使用。如图2 所示，NFV 与软件连接能够建立共享资源区，实现功能拓展，保障资源灵活传输。

图2：网络功能虚拟化（NFV）

而SDN 则是用于数据管理和网络控制方面，通过签订协议，开发数据链接，保证工作的开放性。SDN 通常将控制面解耦器与其他设备连接，利用软件对设备操控，通过控制层为设备提供指令。通过控制器对各种软件和模块进行处理，将其与电力系统相结合，能够对城市电力高峰期数据进行妥善处理，避免系统瘫痪，减轻电力成本压力。

3.4 基于场景覆盖下的应用

智慧城市中5G 移动网络规划技术，信息安全规划十分重要。基于智慧城市发展，运用5G 移动网络规划技术在城市交通中，加强对信息的保障，完善网络体系，从整体上提升网络应用质量。5G 网络快速发展，带动了各种数据业务。5G 移动网络规划技术建设重点也开始从宏站建设转向覆盖站型，保障重要场所网络效果，是运营商业务效果的重要体现。基于智慧交通，将5G移动网络规划技术与地铁场景相融合，为客户提供良好的业务体验。

地铁乘客特征与运营商价值客户高度重合，地铁网络覆盖好坏，直接影响到运营商竞争。作为城市不可或缺的交通工具，在早晚高峰期时，地铁有着突发的业务量。随着近些年5G 网络推广与应用，用户对于业务高速数据需求量极大增长。5G 移动网络规划技术作为与地铁交通融合，面临着数据并发高、数据分析复杂等挑战。毫米波有着高频段的革新，毫米波的存在也带动了5G 网络发展。毫米波频率传播信息速率加快，能够为车站的封闭空间提供网络接入点。根据隧道长度，为了保证无线信号有效覆盖。在间隔800-1000m 的距离布设一台信号射频器；5G 移动网络规划技术则是使用高频信号，这样一旦遇到障碍物，信号能够在其表面反射，并在相同轴线导体之间反射传播，形成波导效应，波导效应减弱非波导方向信号，高频信号难以通过漏缆的方式覆盖。而是需要采用定向天线，在隧道内完成信号覆盖[5]。此时，由于信号快速衰减，应保证隧道内预备好基站。5G 移动网络规划技术使用高频信号，能够有效在隧道环境下部署，适应有限的部署空间，满足地铁定向传输需求。除了天线部署外，网络高频信号天线部署也需要进行测试。利用分布式技术或是MIMO 技术对信号处理，加上高精度补偿信号，提高链路的鲁棒性，满足5G 移动网络规划技术在地铁高速移动场景下的无线通信需求。

4 结论

综上所述，信息化环境下，5G 移动技术得以快速发展。基于智慧城市建设，充分运用5G 移动技术对城市进行部署，给予各系统技术支持，合理规划5G 移动技术在智慧城市中的应用，提升城市数据处理效率。智慧城市是未来国内城市的主要发展方向，能够为群众提供优渥的生活环境。5G 移动技术是关乎到智慧城市建设的核心技术，尽管当前智慧城市规划处理起步状态，但是日后随着技术不断发展，势必会推动5G 移动技术完善，打造完美的智慧城市，提升国家实力。