智慧城市中5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃探索

王鵬

【摘要】? ? 5G移動通信以其速率高、延遲小、互聯(lián)強(qiáng)、容量大等優(yōu)勢成為智慧城市“神經(jīng)系統(tǒng)”的首要之選，合理進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成為智慧城市建設(shè)中的重要課題。為加快智慧城市建設(shè)步伐，本文對智慧城市中5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題進(jìn)行了研究探索，簡要闡述了5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求及其定位，提出網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建議，以供參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 智慧城市? ? 5G移動通信? ? 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

引言：

隨著“數(shù)字中國”浪潮的不斷激蕩，以“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”為特征的智慧城市已成為城市發(fā)展新趨勢，它的出現(xiàn)對于提升城市資源利用、優(yōu)化城市管理服務(wù)、緩解“大城市病”有著重要意義。5G移動通信技術(shù)以其傳輸速率高、網(wǎng)絡(luò)容量大、功耗延時(shí)低、可實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)等特點(diǎn)，成為智慧城市“神經(jīng)系統(tǒng)”的不二之選。對5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的合理制定，就成為當(dāng)前我國通信業(yè)的一項(xiàng)重要研究課題。

一、智慧城市概述

智慧城市融合了5G移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)管理等新興技術(shù)，真正意義上實(shí)現(xiàn)了全面透徹感知、實(shí)時(shí)高效反饋和創(chuàng)新開放共享。它拆除了城市基礎(chǔ)設(shè)施、政務(wù)、交通、給排水與能源等城市子系統(tǒng)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)之間的協(xié)同運(yùn)作，建立了互聯(lián)互通的城市宏觀大系統(tǒng)。

智慧城市的主要內(nèi)涵可以概括為管理信息化、生活舒適化、發(fā)展可持續(xù)化三方面。它依托移動通信網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，將各城市子系統(tǒng)集成互聯(lián)，統(tǒng)一對各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)了管理信息化;它能夠?qū)崟r(shí)收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，快速智能做出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了生活舒適化，例如，城市智能交通系統(tǒng)可實(shí)時(shí)向駕駛員傳遞路況信息，同時(shí)動態(tài)調(diào)整交通信號燈等設(shè)備的運(yùn)行模式和信號切換時(shí)間，協(xié)調(diào)車、路、人三者關(guān)系，有效緩解道路擁堵;它充分整合、挖掘了各類資源，對其進(jìn)行精細(xì)化、集約化、智能化管理，降低了資源消耗，實(shí)現(xiàn)了發(fā)展可持續(xù)化。

二、5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求及定位

2.1網(wǎng)絡(luò)需求

目前，在城市運(yùn)行和居民日常生活中，數(shù)據(jù)總量呈爆炸式增長，對通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)參數(shù)提出了更加嚴(yán)苛的要求。而傳統(tǒng)4G蜂窩移動通信技術(shù)受限于自身短板，無論傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)容量還是網(wǎng)絡(luò)延遲都難以滿足智慧城市的建設(shè)、運(yùn)行與發(fā)展需求。

同時(shí)，4G通信的潛在價(jià)值已得到充分挖掘，很難繼續(xù)為城市發(fā)展注入新的活力。因此，構(gòu)建、普及5G網(wǎng)絡(luò)勢在必行。

2.2網(wǎng)絡(luò)定位

正確認(rèn)識優(yōu)勢，找準(zhǔn)定位，方能充分挖掘5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價(jià)值。從我國智慧城市早期發(fā)展情況來看，雖然政務(wù)、交通管理、基礎(chǔ)設(shè)施等系統(tǒng)之間保持了良好的協(xié)作銜接狀態(tài)，但是由于4G無線網(wǎng)絡(luò)的容量較小，導(dǎo)致智慧城市的溝通對象范圍較小、輻射覆蓋存在盲區(qū)，再加上網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率較低、延遲較大，服務(wù)在精細(xì)化、實(shí)時(shí)性上還不甚理想。

因此，在智慧城市的建設(shè)發(fā)展中，應(yīng)將5G移動通信網(wǎng)絡(luò)定位為：憑借5G蜂窩通信技術(shù)的延遲水平低、頻譜效率大、流量密度與連接數(shù)密度高、總?cè)萘看蟆⑦B續(xù)廣域覆蓋等特征，進(jìn)一步擴(kuò)大智慧城市網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，以達(dá)到向絕大多數(shù)甚至全體市民提供定制化、個性化通信服務(wù)的目的;同時(shí)，通過5G移動通信網(wǎng)絡(luò)將大量基礎(chǔ)設(shè)施、移動設(shè)備、固定設(shè)備進(jìn)行連接，形成穩(wěn)定、大范圍、廣區(qū)域的物聯(lián)網(wǎng)，做到萬物互聯(lián)。

三、對于智慧城市中5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的建議

3.1構(gòu)建基于核心+中心的立體化分區(qū)制網(wǎng)絡(luò)

5G移動通信網(wǎng)絡(luò)可選擇基于核心+中心的立體化分區(qū)制網(wǎng)絡(luò)，它基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信息中心，采用分層分析法，從三個平面（轉(zhuǎn)發(fā)、控制以及接入平面）同時(shí)著手。其中，轉(zhuǎn)發(fā)平面優(yōu)化了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能，確保了路由運(yùn)行的靈活性，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延、大容量、均負(fù)載?？刂破矫嬷貥?gòu)了網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)了控制功能集成化，還可按需對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行全局調(diào)度，有效協(xié)調(diào)了各無線資源的關(guān)系。接入平面融合了多種無線接入技術(shù)（RAT），通過通信基站、射頻卡片等組成分布式或集中式微型網(wǎng)絡(luò)群，將各類設(shè)備納入到5G移動通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，擴(kuò)大了可溝通對象范圍。此種立體化分區(qū)制網(wǎng)絡(luò)體系，既有核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信息整合收集處理中心，同時(shí)還在區(qū)域內(nèi)構(gòu)建起大量的微型網(wǎng)絡(luò)，并且能夠根據(jù)不同應(yīng)用場景選擇家庭基站、宏站等多種方式，具有較強(qiáng)的交互能力和良好的靈活性與適應(yīng)性。

3.2構(gòu)建海綿型網(wǎng)絡(luò)

為保證智慧城市的平穩(wěn)運(yùn)行，應(yīng)對各項(xiàng)突發(fā)需求，避免可能出現(xiàn)業(yè)務(wù)不均衡、局部區(qū)域資源消耗過大等問題，可選擇構(gòu)建海綿型5G移動通信網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)容量配置進(jìn)行共享化以及虛擬化處理，以此來取代傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量靜態(tài)配置方式。通過對各網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)域進(jìn)行功能再裝填，改善通信網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法的準(zhǔn)確性及均衡性，以便在面對突發(fā)需求時(shí)，可以根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況對各地區(qū)資源配置方案進(jìn)行調(diào)整調(diào)度，平衡穩(wěn)定各地區(qū)資源實(shí)時(shí)消耗，避免出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不均衡問題。

3.3網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃緊密要與城市功能緊密結(jié)合

1.與城市總體規(guī)劃緊密結(jié)合。隨著城市智慧化進(jìn)程的不斷加快，城市總體規(guī)劃和5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃之間的聯(lián)系程度將會不斷提高，移動通信網(wǎng)絡(luò)在城市信息化管理與服務(wù)中的地位也將會愈發(fā)重要。為實(shí)現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)城市“神經(jīng)系統(tǒng)”功能，在制定5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案時(shí)，要以該地區(qū)智慧城市的總體規(guī)劃方案為主要依據(jù)，在其基礎(chǔ)上精準(zhǔn)合理布局通信基站等設(shè)施，有針對性完善彌補(bǔ)智慧城市建設(shè)與運(yùn)行過程中所存在的不足。

2.與政務(wù)系統(tǒng)緊密結(jié)合。在抗疫期間，部分城市在政務(wù)系統(tǒng)中開通“抗疫物資預(yù)約功能”，向居民定額發(fā)放口罩、消毒液等重要抗疫物資。但由于這類政務(wù)服務(wù)事項(xiàng)具有短期超高頻等特征，導(dǎo)致城市政務(wù)系統(tǒng)時(shí)常出現(xiàn)癱瘓停擺現(xiàn)象，難以滿足海量用戶的極限需求，此外，部分機(jī)構(gòu)疫情信息共享不到位、信息無法快速疊加、無法開展主動式精確追蹤等問題也時(shí)有發(fā)生。這就需要在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案中，優(yōu)先將重要部門信息化系統(tǒng)接入至移動通信網(wǎng)絡(luò)中，并做好網(wǎng)絡(luò)資源分配，確保疫情等“黑天鵝”事件發(fā)生時(shí)，能夠提供及時(shí)、準(zhǔn)確、高效的政務(wù)服務(wù)。

3.4網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要與人口規(guī)模相匹配

在智慧城市發(fā)展過程中，城市人口總量與5G移動通信網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量二者有著較為緊密的隱性聯(lián)系，移動通信網(wǎng)絡(luò)的活躍用戶數(shù)量隨著人口總量的變化而變化。因此，在制定5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案時(shí)，必須著重考慮人口總量、了解人口分布、準(zhǔn)確預(yù)測變化趨勢，在其基礎(chǔ)上確定網(wǎng)絡(luò)總規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘恳约案鞯貐^(qū)分布式通信基站密度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與人口規(guī)模相匹配。若網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過大，則會導(dǎo)致成本過高，造成不必的資源浪費(fèi);若網(wǎng)絡(luò)規(guī)模無法滿足使用需求，則將難以保證通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，工作人員需要提前對所處城市地區(qū)做好人口普查，預(yù)測發(fā)展趨勢，為5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的制定提供參考。

此外，為進(jìn)一步擴(kuò)大5G移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)智慧城市由城市中心區(qū)域向轄區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)延伸，企業(yè)可選擇在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案中引入5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)機(jī)制，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)、人口集中分布地區(qū)設(shè)置5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)，推進(jìn)農(nóng)村智慧化進(jìn)程。

3.5網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要將安全作為重中之重

信息時(shí)代使信息交流變得更為便捷，與此同時(shí)，信息交流數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。由于移動通信網(wǎng)絡(luò)中存在大量用戶隱私數(shù)據(jù)，部分不法分子便會選擇對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行惡意攻擊、入侵，通過截取用戶隱私來獲取不當(dāng)?shù)美?。因此，在智慧城市中?guī)劃5G移動通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，務(wù)必要將網(wǎng)絡(luò)安全問題作為重中之重，綜合采取各項(xiàng)安全防護(hù)技術(shù)措施，將保護(hù)機(jī)制貫穿于信息產(chǎn)生、傳輸、處理、儲存等全過程，始終保證5G移動通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。

結(jié)合我國部分城市5G移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，常用的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括：第一，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中構(gòu)建可視化動態(tài)監(jiān)控體系，對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常、迅速鎖定漏洞、快速解決隱患;第二，應(yīng)用多網(wǎng)合一技術(shù)，既可以滿足不同用戶的通信需求，提供多元化的優(yōu)質(zhì)通信服務(wù)，同時(shí)，還可以構(gòu)建起安全的信息生活環(huán)境;第三，在移動通信網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置數(shù)據(jù)資源支撐系統(tǒng)，遵循“集約統(tǒng)籌”原則構(gòu)建5G移動通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)體系。

四、結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前5G移動通信網(wǎng)絡(luò)正處于起步階段，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、技術(shù)應(yīng)用等方面仍面臨著諸多問題。因此，必須樹立起正確的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路，根據(jù)智慧城市實(shí)際需求，科學(xué)制定5G移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案，加快城市智慧化發(fā)展。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]許慶瑞，吳志巖，陳力田.智慧城市的愿景與架構(gòu)[J].管理工程學(xué)報(bào)，2012，26（4）：1-7.

[2]刁生富，姜德峰.論新型智慧城市建設(shè)的推進(jìn)策略[J].中國管理信息化，2018，0（1）：162-163.

[3]唐敏.基于5G移動通信發(fā)展趨勢分析及若干關(guān)鍵技術(shù)的幾點(diǎn)思考[J].中國新通信，2019，21（21）：14-14.

[4]景輝.5G移動通信技術(shù)下傳輸?shù)奈磥戆l(fā)展趨勢探索[J].信息與電腦，2019，31（22）：150-151.