基于人工智能的5G無線網(wǎng)絡(luò)智能規(guī)劃和優(yōu)化

余燦玲，陸安現(xiàn)

（1云南開放大學(xué) 云南 昆明 650000）

（2中國通信集團(tuán)云南有限公司昆明分公司 云南 昆明 650000）

0 引言

5G網(wǎng)絡(luò)即第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，是在4G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上延伸和發(fā)展起來的新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)。同時，5G是在LTE系統(tǒng)發(fā)展基礎(chǔ)上被研發(fā)出來的，可以有效實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)高容量場景、低功耗大連續(xù)場景以及低時延高可靠場景等等。5G的應(yīng)用使場景的轉(zhuǎn)變以及應(yīng)用質(zhì)量得到明顯提高，使用戶在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的場景體驗(yàn)得到提升。因此，相關(guān)技術(shù)研究人員一定要在人工智能應(yīng)用基礎(chǔ)上，針對5G無線網(wǎng)絡(luò)智能展開規(guī)劃以及優(yōu)化?；诖耍疚闹饕槍θ斯ぶ悄艿?G無線網(wǎng)絡(luò)智能規(guī)劃和優(yōu)化展開分析[1]。

1 5G通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

同前幾代移動通信網(wǎng)絡(luò)相比，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)提供了eMBB、uRLLC以及mMTC三大業(yè)務(wù)應(yīng)用場景。不同類型專業(yè)場景用戶，特別是企業(yè)用戶，可根據(jù)需求選擇5G基建側(cè)重技術(shù)，進(jìn)而可以最大程度上提升5G基建所獲得的收益。從技術(shù)、成本以及政策等相關(guān)角度，5G都會對于垂直領(lǐng)域之內(nèi)的開發(fā)者表示出最大友好，應(yīng)用到的場景與用戶需求之間更加匹配，針對每一個行業(yè)的個性化需求之間綁定也會更為緊密[2]。

在5G時代到來之前，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由2G到3G、4G的發(fā)展，這都是行業(yè)以及每一位使用者所見證過的歷史性發(fā)展和變革。5G通信網(wǎng)絡(luò)之下的eMBB、uRLLC以及mMTC 3個細(xì)分場景，可以為各種類型應(yīng)用場景提供良好的出發(fā)點(diǎn)。

eMBB是LTE和LTE-A場景的一種持續(xù)性增強(qiáng)，利用Massive MIMO、特性的基站能夠?yàn)楹芏嗍褂谜咄瑫r提供更加高品質(zhì)的使用數(shù)據(jù)以及通信服務(wù)。

uRLLC屬于一種低延時、高可靠的服務(wù)型場景。這種場景的創(chuàng)建并不會展現(xiàn)出十分強(qiáng)烈的市場導(dǎo)向，而且在當(dāng)前階段之下應(yīng)用場景會被應(yīng)用在多個領(lǐng)域之中。uRLLC所涉及的領(lǐng)域主要是高實(shí)時性、精密度以及安全性的基本業(yè)務(wù)[3]，比如高精度的工業(yè)行業(yè)內(nèi)的控制工作、數(shù)字孿生以及_x001D_遠(yuǎn)程醫(yī)療等相關(guān)工作，而且在工作過程中，還會涉及本地組網(wǎng)、D2D通信網(wǎng)絡(luò)以及低延時專網(wǎng)等。

mMTC屬于面對H2M、M2H、M2M類型的通信流量服務(wù)型場景，其服務(wù)目標(biāo)是要做到大規(guī)模、低成本以及低消耗。所以，一些場合之中也會將mMTC稱之為NB-loT的集成者，而且二者之間也會在未來不斷融合和演進(jìn)。

2 5G技術(shù)相關(guān)內(nèi)容

2.1 高頻段傳輸

移動網(wǎng)絡(luò)在展開傳輸?shù)臅r候，在進(jìn)行移動傳輸之中針對高頻段的使用，是無線通信在未來不斷發(fā)展進(jìn)程的實(shí)際方向。國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)的研究專家針對高頻段的實(shí)際傳輸都給予高度重視。目前，無線通信傳輸最為基礎(chǔ)的工作內(nèi)容就是基于3 GHz內(nèi)部實(shí)際頻率范圍以內(nèi)，會在一定程度上使得頻譜資源的實(shí)際使用比較缺少。但是，高頻段本身就具備比較豐富的、可以被利用的相應(yīng)頻譜資源，可以進(jìn)一步縮小頻譜資源這一方面所給予的壓力，還能夠有效支持距離之間較小且速度很快的一些傳輸通信，能夠充分滿足5G系統(tǒng)內(nèi)部傳輸速率和自身容量等相應(yīng)性能比較高的實(shí)際需求。

2.2 D2D技術(shù)

將基站當(dāng)作區(qū)域中心，可以有效實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)部信號覆蓋是目前正在運(yùn)用蜂窩通信系統(tǒng)的主要組網(wǎng)形式之一，基站和中繼站通常都需要固定，自身主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在自身的靈活性這一方面會在很大程度上受到限制。D2D技術(shù)屬于通過不用的通信終端之間不能夠通過基站以及其他相應(yīng)類別的主要協(xié)調(diào)，就可以更為直接地展開通信的信息傳輸技術(shù)之中的一種。使得每個區(qū)域內(nèi)部的無線網(wǎng)絡(luò)主要構(gòu)建都可以通過實(shí)際接入模式獲得更為良好的拓展，進(jìn)而可以有效保證無線通信網(wǎng)絡(luò)能夠變得更具可靠性以及便捷性，使其和通信連接線路之間進(jìn)行靈活聯(lián)系。

2.3 新型多天線傳輸

多天線技術(shù)是目前5G技術(shù)之中十分重要的研究內(nèi)容之一，多天線技術(shù)在發(fā)展過程中經(jīng)歷更為快速地發(fā)展，可以在一定程度上加強(qiáng)頻譜整體使用率，而且效率提高甚至可以達(dá)到幾十倍之多。新型天線傳輸?shù)募夹g(shù)之中增添有源天線陣列的相關(guān)概念，使得天線陣列整體維度從原有的二維進(jìn)行有效拓展，一直到三維，能夠科學(xué)協(xié)同控制實(shí)際的天線數(shù)量，并且將其增加到128根。同時，能夠一起支撐很多個不同的終端設(shè)備之間出現(xiàn)的波束智能賦型，這可以在一定程度上助力不同終端之間出現(xiàn)的系列干擾被降低，而且高頻段的頻譜可以被進(jìn)一步開發(fā)以及利用，這會將網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際容量不斷提升，還可以促進(jìn)信號覆蓋率的實(shí)際性能變得較強(qiáng)。

2.4 新型網(wǎng)絡(luò)框架

天線網(wǎng)絡(luò)扁平化框架是目前LTE系統(tǒng)之中著手運(yùn)用的一種新型接入網(wǎng)絡(luò)的途徑，這種架構(gòu)可以在很大范圍之內(nèi)減少系統(tǒng)出現(xiàn)延時的幾率，還能夠進(jìn)一步降低構(gòu)建網(wǎng)以及后期基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)等相應(yīng)工作的成本輸出。5G通信的關(guān)鍵性系統(tǒng)還要使得C-RNA接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行接入，而且可以當(dāng)作一種協(xié)作基本形式的無線電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、集約化的信息處理，在云計算框架基礎(chǔ)內(nèi)容之上，所創(chuàng)設(shè)出的新型無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)。C-RNA的接入網(wǎng)最為基本的網(wǎng)絡(luò)框架，能夠在很大程度上利用十分廉價的快速光傳導(dǎo)相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以在更為密集的中心階段之中以及更遠(yuǎn)的天線陣列內(nèi)部展開無線信息的進(jìn)一步傳播，在創(chuàng)建出能夠包含一百個基站點(diǎn)的超級大型具體服務(wù)展現(xiàn)，可以將覆蓋的范圍之內(nèi)能夠達(dá)到幾百平方千米，最大還可以擴(kuò)大到上千平方千米。

3 基于人工智能的5G無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性技術(shù)

5G系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的基本速率，通常都會利用更多新型科學(xué)技術(shù)，針對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，比如在人工智能發(fā)展基礎(chǔ)上所衍生出來的多天線傳輸技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)和D2D等相關(guān)技術(shù)等[4]。

C-RAN（新型無線接入網(wǎng)構(gòu)架）的基本思路就是通過低成本以及高速率針對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行具體傳輸，而且直接和遠(yuǎn)端的天線和集中化中心節(jié)點(diǎn)兩者之間進(jìn)行無線信號傳輸工作，進(jìn)而可以創(chuàng)建出能夠覆蓋上百個基站的針對性服務(wù)區(qū)，甚至可以覆蓋上百平方千米范圍之內(nèi)的無線接入系統(tǒng)。C-RAN類型的結(jié)構(gòu)主要被應(yīng)用在協(xié)同技術(shù)中，還能夠降低功耗以及干擾，提升頻譜基本效率，而且還能實(shí)現(xiàn)對于智能化組網(wǎng)的運(yùn)用，并且對其展開集中化處理，能夠有效減少成本的輸出，幫助系統(tǒng)展開日常維護(hù)，減少運(yùn)行費(fèi)用。天線陣列的引進(jìn)使原來的2D天線陣列一直擴(kuò)展到3D天線陣列之中，基站側(cè)邊可以支撐協(xié)作天線基礎(chǔ)數(shù)量，最多可以達(dá)到128根[5]。最終能夠升級到新型3D-MIMO技術(shù)，針對很多用戶波束智能賦型具有一定支持作用，可以使得用戶與用戶之間的干擾變得更少，并且使得高頻段毫米波相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，針對無線信號的覆蓋性能起到科學(xué)改善。

4 5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃分析

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)為社會帶來更高的發(fā)展效率，具有高可靠性以及低延時性，屬于優(yōu)質(zhì)化服務(wù)，每一位使用者都可以享受到流媒體和超高清視頻等一些種類的服務(wù)內(nèi)容。從另外一個角度分析，物質(zhì)技術(shù)自身具備十分靈活以及全面的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)構(gòu)，可以依據(jù)每一位用戶的基本需求展開組網(wǎng)以及拓展，包括各種行業(yè)[6]，比如工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及服務(wù)業(yè)和醫(yī)療等方面?，F(xiàn)如今，5G技術(shù)還會向節(jié)能、降耗等方向不斷發(fā)展。5G技術(shù)在未來的發(fā)展和規(guī)劃中，還會面臨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)維部署以及維護(hù)等多種挑戰(zhàn)，比如網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力不足等。下文主要以智慧城市的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為例展開分析。

4.1 做到因地制宜

智慧城市屬于新型城市發(fā)展基本模式，針對城市發(fā)展做到以人為本的發(fā)展形勢，挖掘出城市中人們的實(shí)際需求，進(jìn)而可以最大程度滿足人們在城市中的工作價值。并且可以針對5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用和覆蓋進(jìn)行科學(xué)合理規(guī)劃以及優(yōu)化，進(jìn)而為智慧城市在未來的發(fā)展給予更加有力的技術(shù)支撐。

（1）系統(tǒng)性。智慧城市綜合性評價系統(tǒng)能夠清楚地反映建筑的信息量以及若干個相互獨(dú)立的指標(biāo)，使得這些指標(biāo)能夠綜合成一個比較完整的評價指標(biāo)，最終根據(jù)這些評價指標(biāo)來評價智慧城市的綜合性水平。

（2）可操作性?？刹僮餍灾饕艘韵?個方面的內(nèi)容：①建筑數(shù)據(jù)資料的可獲得性；②智慧城市數(shù)據(jù)資料的可量化性，將智慧城市的定量指標(biāo)變得更加真實(shí)可靠有效；③智慧城市的綜合性評價系統(tǒng)的指標(biāo)不能太多，要盡量簡化[7]。而且，針對5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)工作進(jìn)行推進(jìn)，更加重視對于農(nóng)村區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及規(guī)劃，使得無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際覆蓋范圍得到擴(kuò)大，將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)優(yōu)化工作擺在重要的位置上。

4.2 城市的整體規(guī)劃

當(dāng)前階段，在新媒體技術(shù)不斷發(fā)展之下，已經(jīng)逐漸被應(yīng)用在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及移動數(shù)據(jù)的發(fā)展之中，并且在發(fā)展中得到很大改變，智慧城市的深入發(fā)展和通信網(wǎng)絡(luò)二者之間應(yīng)該緊密聯(lián)系，并且需要以通信網(wǎng)絡(luò)作為支撐，所以針對網(wǎng)絡(luò)展開科學(xué)規(guī)劃的時候，還需要將工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到城市整體發(fā)展和規(guī)劃之中，促使5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃工作帶來全新發(fā)展形態(tài)。在智慧城市建設(shè)過程中，一定要針對5G網(wǎng)絡(luò)給予精準(zhǔn)布局以及實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，而且還需要將企業(yè)內(nèi)部的科學(xué)建設(shè)思路充分應(yīng)用到智慧城市的規(guī)劃之中，并且發(fā)揮出自身的導(dǎo)向作用，充分發(fā)揮出高要求以及高標(biāo)準(zhǔn)的基本原則，實(shí)現(xiàn)超前部署以及規(guī)劃。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，其可以在智慧城市之中發(fā)揮出更大的作用以及影響。

4.3 信息化防護(hù)規(guī)劃

目前，隨著各種類型智能化終端在行業(yè)之中被廣泛應(yīng)用，無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)流量也呈現(xiàn)出瀑布式的增長，很多和未來數(shù)據(jù)基礎(chǔ)相關(guān)的業(yè)務(wù)也會在智慧城市之中產(chǎn)生，超密集網(wǎng)絡(luò)不僅可以科學(xué)提升網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)覆蓋的性能，還可以在更大范圍之中有效提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)際容量，并且可以做到具有針對性地分流處理，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和使用的靈活性[8]。同時，在當(dāng)前的社會環(huán)境中，信息安全一直被視為網(wǎng)絡(luò)信息時代發(fā)展之中存在的關(guān)鍵性問題，一旦數(shù)據(jù)信息的安全性與穩(wěn)定性無法得到保障，就會對無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)發(fā)展產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響?；诖耍腔鄢鞘邪l(fā)展過程中，要做到大力推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息化的建設(shè)，針對5G網(wǎng)絡(luò)給予規(guī)劃以及優(yōu)化，需要將信息安全放在發(fā)展的核心位置上，加強(qiáng)各種類型防護(hù)措施，進(jìn)而避免在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之中出現(xiàn)惡意攻擊現(xiàn)象，創(chuàng)建出相對安全和諧的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展環(huán)境。同時，通過信息化的防護(hù)規(guī)劃，還能夠大幅度降低各類故障的發(fā)生概率，確保5G無線網(wǎng)絡(luò)的智能規(guī)劃及優(yōu)化能夠更加科學(xué)合理地開展，全面發(fā)揮出人工智能技術(shù)的作用。通過5G無線網(wǎng)絡(luò)與人工智能技術(shù)的有效融合，更好地促進(jìn)我國信息領(lǐng)域的穩(wěn)定發(fā)展。

5 人工智能在5G無線智能規(guī)劃之中的實(shí)際優(yōu)化運(yùn)用

5.1 對用戶需求量的規(guī)劃方面

針對人工智能這一角度而言，5G無線網(wǎng)絡(luò)展開智能規(guī)劃以及優(yōu)化的有效實(shí)現(xiàn)，要依照國家智慧城市的實(shí)際發(fā)展情況而視，來創(chuàng)建出相關(guān)的建設(shè)規(guī)劃，將人當(dāng)作5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以及建設(shè)的主要核心，利用城市不斷發(fā)展之中人們的網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)需求展開進(jìn)一步挖掘，進(jìn)而可以有效滿足人們在實(shí)際生活以及具體工作之中的價值性需求，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)針對5G無線網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)規(guī)劃以及優(yōu)化的整體實(shí)現(xiàn)。從而，為國家智慧城市之中的整體建設(shè)以及發(fā)展給予更為良好和突出的支撐。其中，利用使用用戶的實(shí)際需求量進(jìn)行規(guī)劃來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人工智能時代的5G無線網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)規(guī)劃以及優(yōu)化。第一，要求在城市不斷發(fā)展的未來整體規(guī)劃之中，針對5G網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)建設(shè)，依照用戶實(shí)際數(shù)量和流量所出現(xiàn)的費(fèi)用等方面，依照人群實(shí)際需求來有效實(shí)現(xiàn)更為科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，也就是在5G網(wǎng)絡(luò)之中的規(guī)劃和控制工作中，利用具備集約化特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)框架體系，將這一工作內(nèi)容當(dāng)作有效實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作的主要切入點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)共享以及無線信號全面覆蓋的整體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本目的。另外，還要注意利用5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)來科學(xué)實(shí)施，推動國家農(nóng)村地區(qū)內(nèi)部實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以及建設(shè)工作，能夠達(dá)到推進(jìn)5G無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作以及全面覆蓋主要工作目標(biāo)的真正實(shí)現(xiàn)。

5.2 對城市整體發(fā)展以及規(guī)劃方面

針對人工智能這一層面對5G無線網(wǎng)絡(luò)的智能規(guī)劃以及優(yōu)化等工作方面展開研究以及分析，需要將更高的工作標(biāo)準(zhǔn)以及要求對5G網(wǎng)絡(luò)展開研究和詳細(xì)分析，針對5G網(wǎng)絡(luò)在國家的智慧城市緊張建設(shè)之中發(fā)揮出的主要作用和實(shí)際影響給予保障，而且在十分完善的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作基礎(chǔ)之上，還要有效推進(jìn)其逐漸朝著數(shù)字化服務(wù)的方向展開科學(xué)優(yōu)化以及推進(jìn)，進(jìn)而能夠通過5G無線網(wǎng)絡(luò)的整體建設(shè)以及運(yùn)營，來科學(xué)推進(jìn)大數(shù)據(jù)以及云計算等現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷發(fā)展的城市整體建設(shè)和發(fā)展的提高。

5.3 對5G無線網(wǎng)絡(luò)智能規(guī)劃以及優(yōu)化建設(shè)方面

信息安全屬于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)行工作之中比較重要的問題，需要重視針對信息安全的科學(xué)防護(hù)以及保障，進(jìn)而做到有效避免網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行之中的惡意攻擊等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)一步建設(shè)出十分安全以及科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行體系。最終可以為國家網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)行發(fā)展和智慧城市建設(shè)等方面提供更為良性的支持。

6 結(jié)語

綜上所述，5G技術(shù)正在逐漸向著寬帶化、多元化和智能化的方向不斷發(fā)展。隨著各種類型智能終端的快速普及，移動數(shù)據(jù)流量已經(jīng)逐步呈現(xiàn)出迅速增長的基本趨勢。而且在針對5G網(wǎng)絡(luò)展開規(guī)劃和優(yōu)化以外，還要實(shí)施數(shù)字化的科學(xué)優(yōu)化以及布局，將經(jīng)濟(jì)發(fā)展和云計算進(jìn)行科學(xué)結(jié)合，使得信息化的基礎(chǔ)作用凸顯出來，為未來的信息數(shù)據(jù)發(fā)展提供更多發(fā)展基礎(chǔ)以及力量。