基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)研究

趙育京

摘要：隨著智能化技術(shù)在各個領(lǐng)域中的普及與應(yīng)用，建設(shè)智慧城市已經(jīng)成為我國現(xiàn)代化城市未來發(fā)展的必由之路，而在智慧城市建設(shè)過程中，5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，必將為智慧城市移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃起到推進作用.本文通過對基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)發(fā)展形勢進行探討，進一步明確了5G網(wǎng)絡(luò)移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分析了相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，以此明確基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，以期能為我國智慧城市打造完善的移動通信網(wǎng)絡(luò)做出貢獻.

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng);智慧城市;移動通信

中圖分類號：TN929.5? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）01-0072-03

智慧城市建設(shè)的宗旨在于將居民生活服務(wù)作為主要目標，通過信息通信技術(shù)的有效應(yīng)用來解決城市發(fā)展過程中所遇到的各種問題，使運營極大化目標實現(xiàn)的同時，實現(xiàn)能耗最小化.移動通信網(wǎng)絡(luò)具有信息感知、傳輸、匯聚與接入等功能，也是實現(xiàn)智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵所在，能夠為智慧城市各項功能及服務(wù)的順利實現(xiàn)提供有力保障.智慧城市應(yīng)用不僅要包含傳統(tǒng)應(yīng)用，還要包含能夠承載物流跟蹤、物聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)容分享以及健康醫(yī)療等一系列的新型應(yīng)用.在科學(xué)技術(shù)的帶動下，我國在現(xiàn)代化城市中使通信網(wǎng)絡(luò)得到了不斷的完善，這也使智慧城市在打造通信網(wǎng)絡(luò)過程中呈現(xiàn)多樣化、融合性和異構(gòu)性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu).而5G網(wǎng)絡(luò)在部署方面有著很高的靈活性，這使其在智慧城市網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中引起了人們的廣泛關(guān)注，不過由于5G網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此在建設(shè)過程中會對核心網(wǎng)絡(luò)資源造成極大消耗，處理時延大大增加，這在很大程度上限制了智慧城市在業(yè)務(wù)與應(yīng)用上的進一步擴展.

1 基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)發(fā)展形勢

1.1 智慧城市的概念

在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代化信息技術(shù)的共同影響下，使我國現(xiàn)代化城市在轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中和這些信息技術(shù)的融合變得不斷深入，這也使城市在規(guī)劃、管理、建設(shè)以及服務(wù)方面變得越來越智慧化，從而形成了一種全新的概念與模式，即智慧城市.智慧城市是現(xiàn)代化城市在發(fā)展過程中實現(xiàn)綠色化、可持續(xù)化以及低碳化發(fā)展目標的根本追求，而其實質(zhì)在于對先進信息技術(shù)的應(yīng)用，通過這些信息技術(shù)來保障城市的智慧化運行與管理，從而使城市民眾的生活變得更加美好，使城市發(fā)展變得更加和諧.從智慧城市的體系架構(gòu)來看，最底層屬于城市的感知層，然后是傳輸通信層與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，再次是支撐服務(wù)層，最上層為智慧應(yīng)用層，同時其體系架構(gòu)還具有完善的標準與安全體系.

1.2 5G移動通信系統(tǒng)的功能定位及需求

從智慧城市具有的體系架構(gòu)來看，傳輸通信層便相當于一條用于信息傳遞的高速公路，這也是實現(xiàn)智慧城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在智慧城市發(fā)展中，移動通信網(wǎng)絡(luò)不僅要具備超大的容量，同時還要具有很高的可靠性與帶寬，實現(xiàn)對現(xiàn)代化城市的全面覆蓋，只有這樣才能為城市的智慧化發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ).5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的速度要更快，并且時延性也更低，有著非常高的可靠性，能夠?qū)Υ笠?guī)模的連接予以可靠支持，并且其備用頻譜非常廣泛，有著多樣化的業(yè)務(wù)模式，能夠進行多種形式的部署，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有明顯的彈性化特征，正是這些應(yīng)用優(yōu)勢，使其在智慧城市建設(shè)中起到有力的支撐作用.

3 基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 無線傳輸技術(shù)

在基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)中，無線傳輸技術(shù)是實現(xiàn)信息通信的關(guān)鍵技術(shù)，而無線傳輸技術(shù)主要包括大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多載波通信技術(shù)，對于大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來說，其應(yīng)用優(yōu)勢在于分辨率非常高、空間預(yù)測規(guī)模非常大，相比于其他技術(shù)，MIMO網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要更加成熟，有著良好的空間分辨能力.如表1.

因此，在5G網(wǎng)絡(luò)移動通信網(wǎng)絡(luò)中，對該技術(shù)進行深入的挖掘，對空間維度進行充分把握，將有助于不同用戶在相同范圍相同時間內(nèi)進行靈活而自由的信息數(shù)據(jù)通信，不需要通過基站來對數(shù)據(jù)進行處理，從而大大增強了空間的頻譜效率.此外，MIMO網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠在狹隘區(qū)域中實現(xiàn)波速控制，大大降低了空間的干擾，使波速功率得到大幅增強.

3.2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)中，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是其關(guān)鍵技術(shù)之一，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與自組織網(wǎng)絡(luò)信息通信技術(shù).在5G網(wǎng)絡(luò)移動通信系統(tǒng)中，其技術(shù)本身便包含有無線傳輸通信技術(shù)，因此其有著多樣化的無線網(wǎng)絡(luò)接入方式，而在超密集異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)中，其分布著大量而密集的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這也使各個節(jié)點之間的距離比較進，因此能夠使功率得到明顯增強，使通信頻率加快，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)具有較大的內(nèi)部空間容量，能夠提高信息通信的靈活性.架構(gòu)如圖3.

4 基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)需要規(guī)劃相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)來支持其建設(shè)內(nèi)容的多樣性，同時還能降低5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的復(fù)雜性，從廣義化角度來說，通信對象對5G網(wǎng)絡(luò)的未來規(guī)劃復(fù)雜性有著決定性的影響.在5G網(wǎng)絡(luò)的智慧城市移動通信系統(tǒng)中，更應(yīng)對其精細化、前瞻性、科學(xué)性以及全面性進行充分體現(xiàn).

4.1 與智慧城市的總體規(guī)劃相結(jié)合

在不久的將來，5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃必將和智慧城市的總體規(guī)劃緊密地結(jié)合在一起，這是因為城市規(guī)劃需要和5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃進行有效銜接，在城市總體規(guī)劃中納入5G通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，能夠使智慧城市的發(fā)展變得更加協(xié)調(diào).此外，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)智慧城市移動通信功能的重要支撐，而且智慧城市移動通信的服務(wù)對象是人民大眾，因此對智慧城市的總體規(guī)劃需求進行充分的分析，將有助于對5G網(wǎng)絡(luò)進行更加合理的規(guī)劃，進而使5G網(wǎng)絡(luò)能夠更好地為人民大眾所服務(wù).

4.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)采取分區(qū)制的核心與中心結(jié)合模式

5G網(wǎng)絡(luò)作為一種立體化而又多層次的網(wǎng)絡(luò)，僅僅采用傳統(tǒng)的規(guī)劃方法是難以滿足其建設(shè)需求的，因此應(yīng)運用層次分析法來指導(dǎo)5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，對5G網(wǎng)絡(luò)進行轉(zhuǎn)發(fā)、控制及接入這三個層面的分析，來對其網(wǎng)絡(luò)功能進行重構(gòu)，以此確保5G網(wǎng)絡(luò)能夠從全局角度對無線資源及其集中控制功能進行調(diào)度.依據(jù)智慧城市的總體規(guī)劃，應(yīng)優(yōu)先建設(shè)當?shù)氐暮诵暮推渌种е行?，具體的劃分原則應(yīng)借鑒智慧城市的片區(qū)制內(nèi)容，這樣有助對無線傳播模型及其業(yè)務(wù)需求進行規(guī)劃與分析.核心和中心是構(gòu)成智慧城市5G網(wǎng)絡(luò)的骨架，在網(wǎng)絡(luò)接入中應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場景合理的應(yīng)用宏站、微站、家庭基站、物聯(lián)網(wǎng)、桿站等方式，并確保5G網(wǎng)絡(luò)的感知即配型，使5G網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Ω黝悩I(yè)務(wù)需求進行靈活而高效的滿足.

4.3 建立海綿式5G網(wǎng)絡(luò)來應(yīng)對業(yè)務(wù)和突發(fā)需求之間的不平衡

由于基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜，而且其業(yè)務(wù)類型多種多樣，某些業(yè)務(wù)需求具有突發(fā)性特點，因此在實際配置網(wǎng)絡(luò)容量時經(jīng)常會遇到各種問題，如果采用以往的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)來對網(wǎng)絡(luò)容量進行配置，則勢必會大大增加成本，降低網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率.因此，必須要從虛擬化和共享化入手來對其網(wǎng)絡(luò)容量進行配置，這樣，當遇到突發(fā)性業(yè)務(wù)需求時，通過預(yù)先制定的調(diào)度機制即可在相應(yīng)分區(qū)內(nèi)進行容量補給，使當?shù)氐?G網(wǎng)絡(luò)資源得到有效調(diào)度，而這就需要借助于先進的均衡調(diào)度算法，并做好網(wǎng)絡(luò)容量評估工作.

綜上所述，本文對基于5G網(wǎng)的智慧城市移動通信網(wǎng)絡(luò)的功能定位及其作用進行了分析，可以說，智慧城市的建設(shè)是離不開5G網(wǎng)絡(luò)的，兩者之間具備著相互促進的關(guān)系，通過對其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與容量配置等問題進行深層次的分析，必將大大推動我國智慧城市的建設(shè)進程.

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