人工智能視角下5G無線網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化

何治東，黃歡

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)內(nèi)蒙古有限公司鄂爾多斯分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017000）

1 引言

5G 是英文名5th-Generation，第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù)，4G 之后的技術(shù)延伸，速率可達(dá)到1Gbps 以上。在移動(dòng)通信領(lǐng)域和無線通信系統(tǒng)的開發(fā)研究中，5G 無線網(wǎng)引入面臨的挑戰(zhàn)包括：每個(gè)區(qū)域的移動(dòng)數(shù)據(jù)量增加1000 倍，連接設(shè)備數(shù)量較4G 增加10 至100 倍，典型用戶數(shù)據(jù)速率提高10 至100 倍，低功耗設(shè)備的電池壽命延長10倍，端到端延遲降低5 倍。除了需要將無線接入的性能范圍進(jìn)行擴(kuò)展外，5G 還包括網(wǎng)絡(luò)資源的高效適應(yīng)性和靈活性，這些都離不開網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化與軟件定義網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，這也意味著可以支持多種類型的合作客戶的新業(yè)務(wù)模型。

在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，主要依靠人工方式完成網(wǎng)絡(luò)部署及運(yùn)維，既耗費(fèi)大量人力資源又增加運(yùn)營成本，而且網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化也面臨挑戰(zhàn)。如今，隨著大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的出現(xiàn)，將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)5G 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營和管理。如今的大數(shù)據(jù)分析已經(jīng)和過去一些行業(yè)的基本技術(shù)不同，巨大的信息量將會(huì)在5G 的無線網(wǎng)絡(luò)中充分發(fā)揮強(qiáng)大的核心影響力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的最高價(jià)值，更利于提升個(gè)人用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，高效地提供優(yōu)質(zhì)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

2 基于人工智能的5G 無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

在5G 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了提高其運(yùn)行速度，通常會(huì)采用多種新技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的創(chuàng)新，如新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、新型多天線傳輸、D2D 等技術(shù)。目前，LTE 接入網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)扁平化架構(gòu)，減小了系統(tǒng)時(shí)延，降低了建網(wǎng)成本和維護(hù)成本。未來5G 采用CRAN 接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN 是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。C-RAN 的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)，直接在遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)間傳送無線信號(hào)，以構(gòu)建覆蓋上百個(gè)基站服務(wù)區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN 架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)使用 智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護(hù)，減少運(yùn)營支出。引入了有源天線陣列，由原來的2D 天線陣列拓展成為3D 天線陣列，基站側(cè)可支持的協(xié)作天線數(shù)量將達(dá)到128 根。形成新穎的3D-MIMO 技術(shù)，支持多用戶波束智能賦型，減少用戶間干擾，結(jié)合高頻段毫米波技術(shù)，將進(jìn)一步改善無線信號(hào)覆蓋性能。新穎的3D-MIMO 技術(shù)將更好地掌握空間維度，提高無線網(wǎng)絡(luò)的接收質(zhì)量。傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是以基站為中心實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無法移動(dòng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業(yè)務(wù)不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務(wù)提供方式已無法滿足海量用戶在不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。D2D 技術(shù)無需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D 能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時(shí)延和較低的功耗；通過廣泛分布的終端，能夠改善覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用；支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。

此外，5G 通信網(wǎng)絡(luò)的用戶預(yù)測(cè)是通過人口規(guī)模來產(chǎn)生，這些就體現(xiàn)了用戶和人口規(guī)模之間的密切聯(lián)系，因此，在進(jìn)行5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過程中，要全面分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)來作為預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，對(duì)城市的移動(dòng)通信空間和未來發(fā)展來進(jìn)行綜合分析和考慮。利用無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)，在人口密集、用戶較多的區(qū)域接入5G 網(wǎng)絡(luò)，依次來實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)需求，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建一個(gè)良好的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源的合理的優(yōu)化配置。

3 基于5G 網(wǎng)絡(luò)的智慧城市移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析

隨著技術(shù)手段的不斷發(fā)展，5G 網(wǎng)絡(luò)為用戶提供了高可靠性、高速率、低時(shí)延的優(yōu)化服務(wù)，讓用戶享受到超高清視頻與流媒體等業(yè)務(wù)。從另一個(gè)角度來看，5G 具有更為靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行擴(kuò)展和組網(wǎng)，涵蓋多個(gè)行業(yè)、多種業(yè)務(wù)，如農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等，最終5G 的發(fā)展將會(huì)朝著低耗、節(jié)能的持續(xù)健康道路發(fā)展。可以說，在5G 網(wǎng)絡(luò)的未來規(guī)劃與發(fā)展中，將面臨網(wǎng)絡(luò)的部署、運(yùn)營及維護(hù)的多重挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)的根源在于網(wǎng)絡(luò)存在各種無線接入技術(shù)，且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋能力各不相同，各自之間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。

3.1 人口控制規(guī)劃

智慧城市作為一種新型的城市發(fā)展模式，要把以人為本擺在首要位置，大力挖掘人們的潛在需求，最大地滿足人們的生活、工作的價(jià)值需求，合理對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和優(yōu)化，從而為智慧城市提供有力的技術(shù)支持，創(chuàng)造更加舒適的生活環(huán)境。

讓廣大用戶都能感受到5G 網(wǎng)絡(luò)所帶來的優(yōu)點(diǎn)。隨著移動(dòng)設(shè)備的日益普及和大力應(yīng)用，城市在未來規(guī)劃5G 網(wǎng)絡(luò)的過程中，要從用戶的數(shù)量和流量產(chǎn)生的費(fèi)用著手，并結(jié)合人群的需求分析，從而實(shí)現(xiàn)更加合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。在具體的5G 規(guī)劃控制中，要以集約統(tǒng)籌的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系作為切入點(diǎn)，來提高通信基站的部署質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)基站的網(wǎng)絡(luò)共享，實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的全面覆蓋。與此同時(shí)，還要推進(jìn)5G 網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)工作開展，加大農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)信息真正惠民的目標(biāo)，持續(xù)提升無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，始終把服務(wù)優(yōu)化擺在重要地位。

3.2 城市總體規(guī)劃

目前，新媒體的發(fā)展日益廣泛，給移動(dòng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)展帶來了極大的改變，智慧城市的發(fā)展離不開通信網(wǎng)絡(luò)的有效保證，因此，在未來的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，我們要把工作重點(diǎn)放在重點(diǎn)的方向，讓5G 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營可以給城市規(guī)劃帶來更多新型的發(fā)展形態(tài)。智慧城市在建設(shè)過程中，離不開5G 網(wǎng)絡(luò)的布局與實(shí)驗(yàn)，作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也要積極發(fā)揮企業(yè)在智慧城市建設(shè)中的導(dǎo)向作用，以高標(biāo)準(zhǔn)、高要求來超前部署和規(guī)劃5G 網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步確保5G 網(wǎng)絡(luò)在智慧城市建設(shè)中能夠發(fā)揮有效的作用和影響[1]。一旦5G 無線網(wǎng)在社會(huì)發(fā)展中產(chǎn)生一定的影響力后，就要逐漸朝著數(shù)字化的信息服務(wù)來進(jìn)行優(yōu)化和布局，從而更好地推動(dòng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。

3.3 信息防護(hù)規(guī)劃

信息安全始終是信息時(shí)代發(fā)展進(jìn)程中不容忽視的一個(gè)問題。因此，在智慧城市網(wǎng)絡(luò)建設(shè)大力推進(jìn)的進(jìn)程中，對(duì)于5G 無線網(wǎng)的規(guī)劃工作，要始終把信息安全擺在工作核心位置，加強(qiáng)防護(hù)措施，以更好地避免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中一些惡性攻擊，構(gòu)建一個(gè)相對(duì)安全、科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)體系，通過流量數(shù)據(jù)來搭建網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路，做好數(shù)據(jù)生成、傳輸、存儲(chǔ)以及整理等多環(huán)節(jié)的防護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)以體驗(yàn)為核心的優(yōu)化服務(wù)，加之新型的接入技術(shù)，來更好地滿足用戶的用網(wǎng)需求。同時(shí)，在安全技術(shù)運(yùn)行過程中，要從應(yīng)急處理、數(shù)據(jù)分析以及運(yùn)行等方面來實(shí)現(xiàn)體系構(gòu)建的動(dòng)態(tài)化，為有效解決一些突發(fā)應(yīng)急的網(wǎng)絡(luò)事件來建立相對(duì)安全的防御體系。尤其在運(yùn)行模式傾向于更加投資多元化的情況下，更要滿足技術(shù)領(lǐng)域的要求，解決相關(guān)技術(shù)問題，確保智能城市在建設(shè)的過程中有一個(gè)信息安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4 結(jié)語

未來5G 網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發(fā)展。隨著各種智能終端的普及，面向2020年及以后，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將呈現(xiàn)爆炸式增長?；谶@樣的發(fā)展背景，我們?cè)谥腔鄢鞘薪ㄔO(shè)中只有用合理、科學(xué)的方法來對(duì)5G 無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和優(yōu)化，才能適應(yīng)當(dāng)前大數(shù)據(jù)信息發(fā)展背景，提高城市整體信息建設(shè)能力和水平。此外，在這個(gè)過程中，我們除了要優(yōu)化5G 網(wǎng)絡(luò)，還要能夠盡快實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的服務(wù)規(guī)劃布局，把各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與云計(jì)算較好地結(jié)合起來，以更好地突出信息化的發(fā)展，給智慧城市的發(fā)展提供持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和力量。