石磊

（國家能源集團煤焦化有限責任公司西來峰分公司 內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市 016000）

5G無線網(wǎng)絡的英文名稱為5th-Generation，屬于第五代移動通信網(wǎng)絡，從性質(zhì)上來看是4G技術(shù)的一種延伸。5G技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率可以實現(xiàn)1Gbps甚至更高，在移動通信和無線通信系統(tǒng)開發(fā)過程中，5G無線網(wǎng)絡的融入也面臨著全新挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡通信中，通常都需要依靠人工方式來進行網(wǎng)絡部署和網(wǎng)絡運維管理，此過程不僅投入了大量的人力資源，同時也加大了移動通信企業(yè)的運營成本，在一定程度上對網(wǎng)絡環(huán)境優(yōu)化帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而在大數(shù)據(jù)技術(shù)迅速發(fā)展的影響下，5G網(wǎng)絡運營管理效率也得到了明顯提高，提高用戶的個人體驗，使數(shù)據(jù)信息能夠充分發(fā)揮出自身的價值，最終高效地提供優(yōu)質(zhì)移動網(wǎng)絡服務。

1 5G無線網(wǎng)絡的主要技術(shù)類型

1.1 高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

移動網(wǎng)絡數(shù)據(jù)在具體傳輸過程中，利用高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是未來無線通信網(wǎng)絡的主要發(fā)展方向。目前，國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究人員都對高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)給予了高度重視。而常見的無線網(wǎng)絡通信最基本的工作都是保持在3GHz頻率范圍之內(nèi)，這就會在一定程度上減少頻譜資源的使用效率，在此基礎上還能夠降低頻譜資源短缺的緊張壓力，對一些距離較短、傳輸速度較高的通信傳輸起到了一定的支持作用，充分滿足了5G通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸效率和數(shù)據(jù)容量等一系列高性能方面的需求。

1.2 D2D技術(shù)

D2D技術(shù)主要是將信號基站作為中心區(qū)域，使信號能夠覆蓋于每個區(qū)域之間，在蜂窩通信系統(tǒng)中是一種十分常見的組網(wǎng)措施，基站與中基站通常都是保持固定不變的，所以在一定程度上自身的靈活性和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)都受到了很大約束。而通過在不同類型的通信終端應用D2D技術(shù)，網(wǎng)絡通信可以變得更加直接，是當前現(xiàn)代化信息傳輸技術(shù)的重要內(nèi)容，在此接入模式中可以應用各個區(qū)域的無線網(wǎng)絡基本構(gòu)件，進而實現(xiàn)較為良好的拓展，確保無線通信網(wǎng)絡的便捷性和穩(wěn)定性，通信連接線路之間可以實現(xiàn)靈活相連。

1.3 新型多天線信號傳輸技術(shù)

通過5G網(wǎng)絡技術(shù)應用類型可以得知，多天線技術(shù)的研究十分關(guān)鍵。該技術(shù)經(jīng)歷了長期發(fā)展之后，取得了非常明顯的進步，可以明顯提高頻譜的使用效率，與以往相比頻譜的應用效率要高出數(shù)十倍。并且將有源天線陣列相關(guān)的基本內(nèi)容融入到了全新的天線傳輸技術(shù)當中，天線陣列也從二維模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱巳S模式，可以進行協(xié)同控制的天線數(shù)量大大增加，而且還會有效減少不同類型終端之間的信號干擾，伴隨著高頻段頻譜的開發(fā)與應用，使網(wǎng)絡環(huán)境的基礎容量大大提高，而且信號覆蓋基本性能變得更加優(yōu)良。

1.4 新型網(wǎng)絡框架

在當前LTE系統(tǒng)中最常應用的就是無線網(wǎng)絡扁平化框架，同時也是一種新型的接入網(wǎng)方式，應用此框架可以使大面積的系統(tǒng)延時有效降低，并且后期基地內(nèi)構(gòu)建網(wǎng)和后期無線網(wǎng)絡維護成本也能夠得到明顯降低。C-RNA接入網(wǎng)絡架構(gòu)在5G通信網(wǎng)絡系統(tǒng)中也十分常見，它是一種結(jié)合了集中化信息處理、無線電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)等方面要素的新型無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。通過C-RNA網(wǎng)絡架構(gòu)，可以在一定程度上應用光傳導網(wǎng)絡系統(tǒng)，可以在距離較遠且節(jié)點較為密集的天線陣列之間實現(xiàn)無線信號傳播，建立起集中多個基站節(jié)點的超級服務站點，覆蓋范圍可以拓展到上百甚至上千平方公里。

2 人工智能為基礎的5G無線網(wǎng)絡建設技術(shù)與應用

在人工智能技術(shù)快速發(fā)展的背景下，5G網(wǎng)絡建設通常會利用多樣化的創(chuàng)新技術(shù)來提升網(wǎng)絡運行速度和信息傳輸效率，像上述內(nèi)容所提及的多天線信號傳輸、D2D技術(shù)等等，這些技術(shù)在5G網(wǎng)絡建設過程中都有所涉及?，F(xiàn)如今，我國無線網(wǎng)絡系統(tǒng)建設時，對于LTE無線網(wǎng)絡采用的是扁平化網(wǎng)絡架構(gòu)，因為這樣能夠明顯減少運行時所產(chǎn)生的的業(yè)務時延問題，降低網(wǎng)絡建設與運營維護過程的成本。而且5G網(wǎng)絡建設采用的是C_RAN架構(gòu)系統(tǒng)，圍繞著集中處理和協(xié)作無線電技術(shù)，實現(xiàn)了綠色接入網(wǎng)架構(gòu)模式。另外，C_RAN接入網(wǎng)可以通過成本較低的高速光傳播網(wǎng)絡，使信號能夠在超遠距離的天線和中心節(jié)點之間進行傳播。除此之外，此類型網(wǎng)絡架構(gòu)在建立過程中還可以使網(wǎng)絡基站得到明顯的支持，協(xié)作天線的數(shù)量也會有所增加。

除了以上涉及到的技術(shù)之外，以人工智能技術(shù)為基礎的5G網(wǎng)絡系統(tǒng)建設，還能夠在其中引用3D-MIMO技術(shù)，并且還能夠明顯減少波束智能賦型的干擾影響，與此同時，通過應用高頻段毫米波技術(shù)，可以明顯提高無線網(wǎng)絡的信號覆蓋范圍和傳輸效率。然而需要留意的是，其中涉及到的3D-MIMO技術(shù)，在實際應用中可以通過掌握空間維度，來改善網(wǎng)絡系統(tǒng)運行過程中的信號接收質(zhì)量，以此來獲得更好的網(wǎng)絡運行效率。除此之外，5G網(wǎng)絡系統(tǒng)建設中多媒體技術(shù)類型的不斷增加，使得傳統(tǒng)以基站為中心的運營模式，已無法適應當前環(huán)境下的用戶需求，然而在5G無線網(wǎng)絡系統(tǒng)構(gòu)建過程中應用D2D技術(shù)，可以依靠不同的基站來擴展網(wǎng)絡接入渠道，提高短距離的通信信道質(zhì)量，讓信號能夠朝更廣闊的范圍傳輸，在各個終端都能夠?qū)崿F(xiàn)良好的信號覆蓋。

3 人工智能在5G無線網(wǎng)絡環(huán)境中的具體應用場景分析

5G網(wǎng)絡在我國于2019年開始正式實施部署。與以往的4G技術(shù)相比，5G技術(shù)可以滿足不同業(yè)務場景所提出的需求，具備速率高、時延低以及連接較多的特點，并能夠同時支持精準定位、邊緣計算以及網(wǎng)絡切片等能力，在這樣一個新需求、新場景以及新特性的背景下，5G網(wǎng)絡在部署以及運營管理過程中的工作都面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。首先，網(wǎng)絡組網(wǎng)結(jié)構(gòu)十分復雜。多個不同頻段4G/5G網(wǎng)絡技術(shù)相協(xié)同，獨立與非獨立組網(wǎng)可以互相共存。其次，與4G網(wǎng)絡技術(shù)相比，波束管理、物理層設計以及網(wǎng)絡切片等新特性的設計具備更加靈活的特點，而且5G網(wǎng)絡的參數(shù)配置非常繁多而且更加復雜，傳統(tǒng)的人工優(yōu)化過程將很難對其進行優(yōu)化配置。再有就是5G網(wǎng)絡對定制化網(wǎng)絡能力以及升級需求等方面十分迫切。在5G網(wǎng)絡多樣化業(yè)務當中，以垂直行業(yè)為代表的相關(guān)內(nèi)容對無線網(wǎng)絡能力提出了更加嚴格的要求，要求其必須要具備靈活定制的能力。

最后，5G網(wǎng)絡系統(tǒng)中的能量和資源利用效率仍然有待提高。通常情況下5G基站耗電量是4G基站耗電量的三倍之多，5G網(wǎng)絡建立成本也要遠遠多出4G網(wǎng)絡，如何降低網(wǎng)絡功耗，提高網(wǎng)絡資源的利用效率，是當前5G網(wǎng)絡優(yōu)化過程中，這是極其重要的一個問題。

針對以上幾點問題，未來網(wǎng)絡建設必須要積極應用數(shù)據(jù)分析以及機器學習技術(shù)，來加強5G網(wǎng)絡的自動化、智能化發(fā)展水平，進而降低5G運營網(wǎng)絡的部署成本、運維成本以及優(yōu)化成本，從根本上提高網(wǎng)絡能量和網(wǎng)絡資源的利用效率，加強網(wǎng)絡差異化和定制化的服務能力，使用戶能夠獲得更加良好的體驗。從具體角度分析來看，人工智能技術(shù)主要會從以下幾個方面助推網(wǎng)絡運營：

3.1 預測能力

人工智能技術(shù)可以對5G網(wǎng)絡運行狀態(tài)、用戶行為以及業(yè)務特點進行可靠預測。通過預測，可以對5G網(wǎng)絡環(huán)境的精細化管控進行優(yōu)化。比如：通過故障預測、性能預測等，都可以實現(xiàn)快速且主動地網(wǎng)絡運維。同時通過業(yè)務流量預測，還可以有效支持網(wǎng)絡節(jié)能，通過業(yè)務類別預測、用戶軌跡預測以及用戶體驗預測等方面可以高效實現(xiàn)主動化、精細化網(wǎng)絡資源調(diào)度模式，在滿足業(yè)務體驗保障的基礎之上，還可以使網(wǎng)絡資源的利用效率最大化。

3.2 優(yōu)化數(shù)據(jù)驅(qū)動的有效決策方法

從海量網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中的機器學習算法可以對5G網(wǎng)絡建設過程中終端之間彼此存在的問題進行統(tǒng)一高效地建模。在此基礎上也為探索5G網(wǎng)絡優(yōu)化空間和求解復雜難度高等問題提供了科學有效的決策方法。對于一些高維度變量和多目標優(yōu)化問題，可以應用無線電網(wǎng)絡來迅速采集不同無線環(huán)境下的網(wǎng)絡層級協(xié)議、信令、用戶以及相關(guān)應用數(shù)據(jù)，建立起與機器學習模型為表征的網(wǎng)絡多維參數(shù)和網(wǎng)絡端與端之間的性能指標，進而能夠建立起多目標聯(lián)合優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型。配合優(yōu)化之后的搜索算法，來獲取最佳的網(wǎng)絡參數(shù)配置建議，或者是為在線優(yōu)化算法提供更加良好的初始搜索點，加強網(wǎng)絡優(yōu)化的效率。除此之外，AI技術(shù)也能夠為建模難度較高的聯(lián)合跨層優(yōu)化與網(wǎng)絡異常檢測分析提供了更加有效的手段。

從AI應用無線領域來看，可以從資源和時間兩個角度來劃分控制與管理功能。將其應用可以從無線智能化決策所需時間的顆粒度與管控資源顆粒度細分為以下三大種類：第一類主要是針對小時/天等時間單位的管理優(yōu)化。目前所了解的資源顆粒度可以分為小區(qū)級、基站級以及切片級。此類技術(shù)的應用主要針對的還有5G網(wǎng)絡的相關(guān)要求，其中具體包括：網(wǎng)絡優(yōu)化配置、網(wǎng)絡故障管理以及小區(qū)級電線波束參數(shù)優(yōu)化等內(nèi)容。

第二類相比于第一類顆粒度資源范圍，顆粒度會更細一些，通常都是主要面對解決載波級別用戶的控制面，和用戶面無線網(wǎng)絡優(yōu)化問題，實現(xiàn)業(yè)務體驗優(yōu)化、負載平衡以及干擾管理等多方面業(yè)務。

第三類更具有一定的實時性，通常都是以毫秒級別來劃分的，主要處理的是空口傳輸?shù)腁I應用問題，比如圍繞機器學習和用戶調(diào)度強化學習以及智能化鏈路自適應編碼方案挑選等內(nèi)容。

另外，從實際情況來看，業(yè)界目前對AI在5G網(wǎng)絡環(huán)境中的應用研究越來越多，同時產(chǎn)業(yè)界在重點用例方面已經(jīng)達成了一定的共識，為實現(xiàn)以上典型應用場景提供了關(guān)鍵支持。

4 圍繞人工智能技術(shù)的5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃與優(yōu)化具體措施

伴隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，5G技術(shù)為人民群眾提供了可靠性高、傳輸效率快的優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)服務，使廣大用戶能夠在流暢媒體環(huán)境中盡情享受。從另外一種角度分析來看，5G技術(shù)具備靈活性和全面性的網(wǎng)絡架構(gòu)，可以根據(jù)用戶的不同需求來進行組網(wǎng)和拓展，具體覆蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及醫(yī)療服務等相關(guān)行業(yè)領域。

而從人工智能角度來看，5G無線網(wǎng)絡建設規(guī)劃與優(yōu)化的具體措施有以下幾點：

4.1 遵循因地制宜的原則

在當前智慧城市建設發(fā)展過程中，需要始終遵循以人為本的原則，充分探索人民群眾的潛在需求，從而能夠在最大程度上發(fā)揮出應有的價值。在此促進作用下，5G無線網(wǎng)絡在實際建設過程中就可以得到科學規(guī)劃與優(yōu)化，為智慧城市建設提供有力支持，帶給人們更加便捷舒適的網(wǎng)絡環(huán)境。在針對5G網(wǎng)絡進行具體規(guī)劃時，可以分析用戶流量和數(shù)量費用兩個方面，整合所有用戶所提出的要求，進而能夠?qū)崿F(xiàn)對5G網(wǎng)絡進行科學合理的規(guī)劃。在具體規(guī)劃和控制環(huán)節(jié)中，可以將集約統(tǒng)籌類網(wǎng)絡框架作為切入點，不斷優(yōu)化通信基站質(zhì)量，確?；揪W(wǎng)絡信號能夠?qū)崿F(xiàn)實時共享，為無線信號傳輸提供便捷條件。此外，還要重點關(guān)注鄉(xiāng)村地區(qū)網(wǎng)絡規(guī)劃發(fā)展進程，這樣才可以實現(xiàn)5G網(wǎng)絡全面惠民便民，擴大5G無線網(wǎng)絡信號的覆蓋面積，凸顯出服務優(yōu)先的重要理念。

4.2 做好信息防護規(guī)劃

現(xiàn)如今，市場環(huán)境中出現(xiàn)了大量的智能化終端，并且應用范圍十分廣泛，無線網(wǎng)絡基礎數(shù)據(jù)流量也在這樣的應用環(huán)境下呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢。同時，網(wǎng)絡基本性能不僅可以通過密集型的網(wǎng)絡環(huán)境來實現(xiàn)優(yōu)化，還可以在整體方面提升5G網(wǎng)絡的覆蓋面積，對其中存在的業(yè)務進行分流處理，使網(wǎng)絡基本部署能夠得到穩(wěn)定提升，強化5G網(wǎng)絡應用過程中的靈活性。所以，加快智慧型城市5G信息傳播效率，對其進行科學規(guī)劃與優(yōu)化，將信息數(shù)據(jù)的安全性作為中心工作任務，強化各種防護措施，以此來規(guī)避網(wǎng)絡環(huán)境中的各種惡意攻擊，構(gòu)建科學完善的網(wǎng)絡體系。于此同時，在靈活應用安全技術(shù)過程中，還需要從數(shù)據(jù)角度進行分析，在應急處理和運行等各個方面，建立起全方位的安全防御體系，尤其是在運行方式偏向于多元化的當前環(huán)境中，必須要確保5G無線網(wǎng)絡環(huán)境布局的安全性。

4.3 城市整體規(guī)劃

現(xiàn)如今，在新媒體技術(shù)廣泛應用的背景下，業(yè)務數(shù)據(jù)和移動數(shù)據(jù)也在其發(fā)展過程中發(fā)生著相應的改變，通信網(wǎng)絡成為了其中不可或缺的支撐橋梁。所以在5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃過程中，需要重點關(guān)注城市規(guī)劃建設，確保5G無線網(wǎng)絡能夠為整個城市建設帶來全新形態(tài)，在智慧型城市建設過程中，還要對其5G系統(tǒng)進行精準布局。這樣才可以使5G網(wǎng)絡技術(shù)在智慧型城市建設過程中發(fā)揮出應有的優(yōu)勢。5G無線網(wǎng)絡技術(shù)具體規(guī)劃如圖1所示。

圖1：5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃與優(yōu)化

5 結(jié)束語

綜上所述，5G技術(shù)呈現(xiàn)出明顯的多元化發(fā)展趨勢，在各種類型智能化終端的應用下，移動流量數(shù)據(jù)也在快速增長。而對5G網(wǎng)絡進行深入規(guī)劃和優(yōu)化，則需要結(jié)合當前信息發(fā)展的實際背景，加強城市信息建設的綜合水平和能力，最終在最短時間內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字化規(guī)劃布局，為智慧型城市發(fā)展提供基礎力量。