運(yùn)營商5G +新型智慧城市的發(fā)展路徑研究

靖磊

南京鐵馬信息技術(shù)有限公司

0 引言

新一代信息技術(shù)已經(jīng)從技術(shù)變革跨入創(chuàng)新應(yīng)用的重要窗口期，成為各國搶占科技制高點(diǎn)與國內(nèi)各地智慧城市建設(shè)的重要發(fā)力點(diǎn)。當(dāng)前，全球范圍內(nèi)信息技術(shù)的演進(jìn)正在進(jìn)入一個(gè)以5G為骨架、以大數(shù)據(jù)為內(nèi)核、以人工智能為驅(qū)動(dòng)的全新階段。作為下一代通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，5G具有高帶寬、低時(shí)延、大連接、低能耗等顯著優(yōu)勢，不僅成為建設(shè)綠色、智能、泛在的未來世界的核心基礎(chǔ)設(shè)施，而且會帶來全社會范圍內(nèi)數(shù)據(jù)規(guī)模和智能化水平的巨大提升，推動(dòng)人類社會真正邁人以萬物互聯(lián)、眾數(shù)互聯(lián)、群智互聯(lián)為特征的智能化時(shí)代。

在新型智慧城市的建設(shè)中，運(yùn)營商5G網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的一環(huán)。5G提供的大規(guī)模連接能力，將逐步實(shí)現(xiàn)城市部件的數(shù)字化和智能化，使得每一個(gè)城市部件都將實(shí)時(shí)在線，并持續(xù)不斷地產(chǎn)生運(yùn)行數(shù)據(jù)，為感知建模、人工智能提供數(shù)據(jù)，這是5G新的連接能力所帶來的質(zhì)變。運(yùn)營商以5G技術(shù)為核心，以規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營為路徑，以國家新型智慧城市發(fā)展規(guī)劃為指引，以城市構(gòu)建者、整合者、運(yùn)營者為目標(biāo)，致力于推動(dòng)以5G技術(shù)與新型智慧城市建設(shè)融合，邁入萬物智聯(lián)的新時(shí)代。

1 5G驅(qū)動(dòng)新型智慧城市發(fā)展邁入新時(shí)代

全球的智慧城市發(fā)展都在進(jìn)入新的階段，5G作為智慧城市發(fā)展的新引擎，推動(dòng)城市進(jìn)入新的文明階段。隨著無線移動(dòng)通信系統(tǒng)帶寬和能力的增加，面向個(gè)人和行業(yè)的移動(dòng)應(yīng)用快速發(fā)展，移動(dòng)通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)將逐漸發(fā)生變化，5G不僅僅是更高速率、更大帶寬、更強(qiáng)能力的空中接口技術(shù)，更是面向新型智慧城市的智能網(wǎng)絡(luò)以及通過新ICT技術(shù)重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施，打造城市的神經(jīng)系統(tǒng)，為城市管理提供技術(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新以及應(yīng)用創(chuàng)新。如圖1所示。

圖1 5G助力新型智慧城市建設(shè)

5G讓新型智慧城市發(fā)展迎來了新契機(jī)、新時(shí)代。城市中的每個(gè)人、物、組織，都將變?yōu)橹悄荏w，5G為城市智能體提供隨時(shí)隨地的連接能力，人、物、組織在城市中實(shí)時(shí)連接、交換數(shù)據(jù)和需求，虛擬城市與物理城市無縫融合、交換，推動(dòng)城市中的一個(gè)個(gè)智能體連接成為一個(gè)分布式超級大腦。城市將變得更加智能，充分滿足城市中每個(gè)智能體個(gè)性化的需求。

在政府治理方面，隨著5G通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能的不斷交互融合，政府決策模式將向數(shù)字化和智能化方向轉(zhuǎn)型，智能化決策和智能化管理將成為未來政府治理的普遍機(jī)制，政府將更加注重社會治理的個(gè)性化和精準(zhǔn)化。5G通信技術(shù)帶來的實(shí)時(shí)傳輸將全面推動(dòng)未來政策制定過程的云端化和移動(dòng)化，云端政務(wù)和移動(dòng)辦公將在未來占據(jù)主導(dǎo)。

在民生服務(wù)方面，5G的高速率和低時(shí)延將推動(dòng)政府公共服務(wù)向虛擬化和泛在化方向演變，全量信息的采集將推動(dòng)感知泛在、連接泛在和智能泛在的到來，政府提供的公共服務(wù)將逐步實(shí)現(xiàn)虛擬化：面對公共事件，AI虛擬客服助手可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)線上答復(fù)、線下辦理、信息反饋、政務(wù)公開，全面提升辦事效率，為民謀利、為民盡責(zé)。

在產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)方面，5G應(yīng)用場景從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)拓展到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等更多領(lǐng)域，能夠支撐更大范圍、更深層次的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。5G與實(shí)體經(jīng)濟(jì)各行業(yè)各領(lǐng)域深度融合，促進(jìn)各類要素、資源的優(yōu)化配置和產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈的融會貫通，使生產(chǎn)制造更加精益、供需匹配更加精準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)分工更加深化，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級。

2 5G架構(gòu)助力新型智慧城市高質(zhì)量發(fā)展

隨著新型智慧城市應(yīng)用對移動(dòng)覆蓋、容量、安全等方面的需求不斷增長，作為建設(shè)新型智慧城市的技術(shù)利器，5G以邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、普適計(jì)算與融合應(yīng)用，從而打造“泛在感知、安全互聯(lián)”的新型智慧城市。

2.1 上下行解耦：重點(diǎn)解決eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)場景下5G高頻上行覆蓋不足的問題

目前無線技術(shù)支持的下行速率普遍比上行速率高很多，所以上傳內(nèi)容比下載時(shí)要慢很多，這個(gè)限制了內(nèi)容共享需求，如視頻通話、視頻分享、VR直播等。由于5G是高頻覆蓋，上行質(zhì)量會進(jìn)一步減弱，所以引入上下行解耦架構(gòu)來解決此問題。如圖2所示。

圖2 5G上下行解耦

2.2 MEC（邊緣計(jì)算）：支撐URLLC場景下端到端低延時(shí)高可靠業(yè)務(wù)

核心網(wǎng)用戶面功能下沉靠近用戶，在邊緣部署，降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，支撐uRLLC場景下端到端低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)。1ms時(shí)延指的是空口時(shí)延，對于實(shí)際應(yīng)用來說，關(guān)注的是端到端時(shí)延(除了空口時(shí)延，還包括傳輸時(shí)延、應(yīng)用服務(wù)時(shí)延等)，引入MEC后業(yè)務(wù)可以直接部署在離基站較近的位置，實(shí)現(xiàn)端到端的低時(shí)延。如圖3所示。

圖3 含MEC的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.3 網(wǎng)絡(luò)切片：滿足不同場景下的差異化需求

作為一種按需組網(wǎng)的技術(shù)，SA架構(gòu)下將一張物理網(wǎng)絡(luò)虛擬出多個(gè)不同特性的邏輯子網(wǎng)絡(luò)，可滿足不同場景諸如工業(yè)控制、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等各類行業(yè)業(yè)務(wù)的差異化需求。傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)只能服務(wù)于單一的移動(dòng)終端，無法適用于多樣化的物與物直接的連接。5G時(shí)代將有數(shù)以千億計(jì)的人和設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，不同類型業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)要求千差萬別，運(yùn)營商需要提供不同功能和QoS的通信連接服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)切片將解決在一張物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)施上，滿足不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的QoS要求。如圖4所示。

圖4 5G的網(wǎng)絡(luò)切片

對運(yùn)營商來說，切片是進(jìn)入具有海量市場規(guī)模的智慧城市垂直場景搭建的關(guān)鍵推動(dòng)力，與獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)相比，通過切片實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)多種業(yè)務(wù)可大大減少投資，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速發(fā)布。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片還可以獨(dú)立進(jìn)行生命周期管理和功能升級，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營和維護(hù)將變得非常靈活和高效。

運(yùn)營商5G網(wǎng)絡(luò)特性充分契合智慧城市匯聚多種行業(yè)和城市管理帶來的復(fù)雜通信需求：大帶寬特性使城市管理更加智慧和精細(xì)，電梯監(jiān)控信息、安防監(jiān)控和報(bào)警信息實(shí)現(xiàn)高效上傳，高數(shù)據(jù)速率特性可以利用高清視頻實(shí)現(xiàn)流動(dòng)人員快速甄別；大容量、高速率傳輸可以讓重點(diǎn)區(qū)域免受傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)束縛；5G物聯(lián)網(wǎng)引入使得城市安全不僅能覆蓋校園、路網(wǎng)、管網(wǎng)、工地、消防等重點(diǎn)安全場景，還能覆蓋公園、河流、山地等相對偏僻的場景，形成完整、智能的城市安全體系。

3 探索5G+新型智慧城市建設(shè)發(fā)展路徑

5G+新型智慧城市運(yùn)營商發(fā)展以5G聯(lián)接為基礎(chǔ)，構(gòu)建安全、高效、智能的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施，提升“管道”能力；以大數(shù)據(jù)為核心，融合AI、IoT、視頻等多種新ICT技術(shù)建設(shè)新型智慧城市“超腦”，升級“平臺”能力，圍繞醫(yī)療健康、教育就業(yè)、視頻娛樂等重點(diǎn)領(lǐng)域，全面支撐新興智慧城市應(yīng)用升級，創(chuàng)新“內(nèi)容”應(yīng)用，最終與合作伙伴共同開展商業(yè)模式創(chuàng)新、價(jià)值創(chuàng)造，構(gòu)建可持續(xù)、共贏、可信的生態(tài)系統(tǒng)，助力新型智慧城市創(chuàng)新發(fā)展。

3.1 提前布局，構(gòu)建5G智慧化底座

5G是智慧城市的“神經(jīng)”，為智慧城市提供無處不在的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)能力體系。將網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)深度融合，以智慧城市的應(yīng)用需求為牽引，以市場為導(dǎo)向，與新型智慧城市的發(fā)展相匹配，有重點(diǎn)地部署5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。同時(shí)充分利用城市燈桿、監(jiān)控桿路等傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施改造升級5G基站，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資，促進(jìn)5G與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算等新信息技術(shù)緊密融合，為智慧城市建設(shè)構(gòu)建安全、高效、智能的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施。

3.2 能力孵化，打造5G智慧化中樞

以數(shù)據(jù)為核心，建設(shè)新型智慧城市“超腦”平臺，開放數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算等能力，實(shí)現(xiàn)技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合和數(shù)據(jù)融合。

構(gòu)建ICT能力中心。以新ICT能力為抓手，構(gòu)建人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、視頻等統(tǒng)一能力中心，面向社會治理、公共服務(wù)、城市運(yùn)行管理、行政辦公等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)平臺化、服務(wù)化能力，為智慧城市業(yè)務(wù)提供應(yīng)用創(chuàng)新的支撐平臺。

建設(shè)以5G為核心的城市智聯(lián)網(wǎng)平臺。智慧城市的基礎(chǔ)是萬物互聯(lián)，建設(shè)智慧城市需要構(gòu)建以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。建立以5G為核心的聯(lián)接海量設(shè)備的無線以及有線網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)備端部署嵌入智能組件，實(shí)現(xiàn)對市政設(shè)施的監(jiān)控和智能管理，提升市政管理部門的管理效率，降低維護(hù)成本。

建設(shè)智能運(yùn)營管理中心。以大數(shù)據(jù)和政務(wù)云平臺為基礎(chǔ)，結(jié)合人工智能、GIS、融合通信、視頻等多種技術(shù)，構(gòu)建智能運(yùn)營管理中心。它是城市的智慧中心，給城市的管理者和決策者提供城市可視化全景圖，總覽城市運(yùn)行態(tài)勢，洞察城市風(fēng)險(xiǎn)隱患，利用數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行綜合決策，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨系統(tǒng)的高效協(xié)作。

3.3 重點(diǎn)聚焦，創(chuàng)新5G智慧化應(yīng)用

圍繞政府決策等重點(diǎn)領(lǐng)域，提供更多更豐富的智慧城市應(yīng)用，打造綠色低碳、宜居宜業(yè)的城市環(huán)境，滿足人們美好數(shù)字生活需要。

政府決策智能化?；?G×大數(shù)據(jù)×AI的“智能決策”將是未來政府決策進(jìn)化的方向。數(shù)字化、智能化下的政府決策可以打破空間隔閡和時(shí)間限制的物理變化，通過數(shù)據(jù)的匯聚，實(shí)現(xiàn)信息共享、自動(dòng)推送、提前預(yù)測、智能管理，將過去局部的、滯后的政策過程轉(zhuǎn)變?yōu)檎w的、及時(shí)的新型政策過程。通過數(shù)據(jù)匯聚及時(shí)地捕捉社會、經(jīng)濟(jì)的變化情況，制定政策并預(yù)判政策結(jié)果，在政策落實(shí)過程中動(dòng)態(tài)評估政策效果，不斷進(jìn)行調(diào)整。

行業(yè)監(jiān)管精準(zhǔn)化。結(jié)合5G超高速率、超低時(shí)延特性實(shí)現(xiàn)的分布式智能使政府監(jiān)管精準(zhǔn)化、智能化水平大幅提高。通過對海量數(shù)據(jù)的快速收集與挖掘、及時(shí)研判與共享，大數(shù)據(jù)將成為支持政府精準(zhǔn)監(jiān)管的有力手段，促進(jìn)政府監(jiān)管效率與效能的提升。

公共服務(wù)虛擬化。5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了與虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能相結(jié)合的強(qiáng)大需求。一方面虛擬化在節(jié)省運(yùn)營商成本、處理網(wǎng)絡(luò)靈活需求以及增加運(yùn)營商選擇等方面好處明顯；另一方面，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，在醫(yī)療健康、教育就業(yè)、視頻娛樂等行業(yè)建構(gòu)基于5G技術(shù)的基礎(chǔ)信息服務(wù)平臺，用5G、大數(shù)據(jù)、AI等新技術(shù)顛覆傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，重構(gòu)業(yè)態(tài)，加速智慧社會的到來。

4 結(jié)束語

在萬物智聯(lián)的5G新時(shí)代，新型智慧城市的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，為了保證智慧城市實(shí)現(xiàn)集約發(fā)展、系統(tǒng)規(guī)劃、合理建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、價(jià)值落地、宜于維護(hù)以及便于迭代的目的，需要從頂層設(shè)計(jì)、具體建設(shè)和后期運(yùn)營三大層面進(jìn)行綜合考慮。運(yùn)營商以“管道+平臺+內(nèi)容”為路徑指引，利用5G、云網(wǎng)融合、物云融合、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)，通過整合資源，提升、創(chuàng)新現(xiàn)有智慧城市服務(wù)，充分發(fā)揮作為5G基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)者，智慧中樞平臺的承載者，創(chuàng)新應(yīng)用的整合者，全方位、立體化、全周期地為智慧城市設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營賦能，推動(dòng)城市治理、公共安全、公共衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生活等各個(gè)涉及城市生命、城市健康、城市發(fā)展、城市幸福的領(lǐng)域全面進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。