劉曉建

（中通服咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210009）

1 智慧城市與5G概述

智慧城市結(jié)合了5G移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及人工智能等新興技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)城市信息的高效傳輸與及時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)信息共享。智慧城市的表現(xiàn)可以總結(jié)為3個(gè)方面，即管理信息化、生活舒適化以及可持續(xù)發(fā)展。其依靠信息網(wǎng)絡(luò)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)，將城市中的各個(gè)管理系統(tǒng)進(jìn)行匯總與互聯(lián)，對(duì)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)信息化管理，促進(jìn)城市的持續(xù)性發(fā)展[1]。

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的縮寫(xiě)，也是最新一代移動(dòng)蜂巢通信技術(shù)，是4G、3G、2G移動(dòng)通信技術(shù)的拓展和延伸。5G具有數(shù)據(jù)快速率、延遲小、容量大等優(yōu)勢(shì)，理論上5G網(wǎng)絡(luò)的最高傳輸速率可達(dá)到10 Gb/s。圖1為 5G移動(dòng)通信的應(yīng)用示意。目前，全球通信運(yùn)營(yíng)商都在廣泛使用5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，華為、蘋(píng)果、三星等大型手機(jī)公司陸續(xù)推出支持5G移動(dòng)通信的智能終端。

圖1 5G移動(dòng)通信應(yīng)用示意

2 5G智慧城市移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析

5G基站的建設(shè)對(duì)空間、地區(qū)、使用用戶有一定的要求，與傳統(tǒng)的靜態(tài)頻譜布局相比，展現(xiàn)出較強(qiáng)的靈活性和智能性，可以通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，從而進(jìn)一步優(yōu)化智慧城市移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)。從運(yùn)營(yíng)商的層面來(lái)看，5G網(wǎng)絡(luò)所具有的自適應(yīng)轉(zhuǎn)換功能能夠有效解決資源飽和、過(guò)剩、空余等問(wèn)題，從而為用戶提供高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)[2]。

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，用戶的個(gè)人隱私非常重要，有些犯罪分子利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行惡意的攻擊、侵入，以此來(lái)盜取他人的個(gè)人隱私。在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，必須重視網(wǎng)絡(luò)的安全性，對(duì)信息的形成、傳輸、存儲(chǔ)以及處理進(jìn)行全面保護(hù)。建立動(dòng)態(tài)可視化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)異常狀況進(jìn)行快速檢測(cè)，對(duì)已存在的漏洞進(jìn)行封鎖，并及時(shí)處理可能存在的安全問(wèn)題[3]。充分利用多網(wǎng)融合技術(shù)，滿足不同用戶的需要，提供高質(zhì)量、多樣化的服務(wù)。此外，嚴(yán)格遵循全球集約的方針，建立信息資源支持系統(tǒng)和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

隨著智慧城市建設(shè)的迅速發(fā)展，為了充分利用5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，必須進(jìn)行全面統(tǒng)籌規(guī)劃，分析城市用戶分布、行業(yè)分布等。在人口密集、網(wǎng)絡(luò)需求大的情況下，必須加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。圖2為2020年不同場(chǎng)景下5G 頻段規(guī)劃示意。同時(shí)，在智慧城市建設(shè)過(guò)程中，需要不斷完善自身、彌補(bǔ)不足。隨著當(dāng)今社會(huì)信息化的發(fā)展，新媒介的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，信息量也在不斷增加。在智慧城市建設(shè)中，通信技術(shù)起到了舉足輕重的作用，在城市5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，運(yùn)營(yíng)商必須對(duì)此給予足夠的關(guān)注。加強(qiáng)光纜的建設(shè)和對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的完善，保證城市的規(guī)劃更加細(xì)致。在施工期間，需要保證5G網(wǎng)絡(luò)的有效試運(yùn)行[4]。作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，必須在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中起到帶頭作用，嚴(yán)要求、高標(biāo)準(zhǔn)地推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

圖2 5G網(wǎng)絡(luò)頻段規(guī)劃示意

3 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的需求及定位

3.1 網(wǎng)絡(luò)需求

現(xiàn)在，城市日常運(yùn)營(yíng)、民眾日常生活中所產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)總量急劇增加，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸提出了更高的要求。而4G通信技術(shù)受自身特點(diǎn)的限制，在傳送速率、網(wǎng)絡(luò)容量以及網(wǎng)絡(luò)延遲等方面都很難滿足智慧城市建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求。此外，4G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的內(nèi)在作用目前已經(jīng)得到充分且有效的開(kāi)發(fā)，難以為城市的持續(xù)發(fā)展注入新的動(dòng)力。而5G通信網(wǎng)絡(luò)具有傳輸速度快、容量大、延遲小等特點(diǎn)，可以充分滿足智慧城市現(xiàn)代化發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)需求。

3.2 網(wǎng)絡(luò)定位

當(dāng)前智慧城市發(fā)展中，政務(wù)、交通管理、基礎(chǔ)設(shè)施等管理系統(tǒng)之間一直維持著良好的協(xié)作關(guān)系。在構(gòu)建智慧城市時(shí)，需要對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理應(yīng)用，有效擴(kuò)大智慧城市的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，從而進(jìn)一步為民眾提供個(gè)性化、定制化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。將基礎(chǔ)設(shè)施、移動(dòng)設(shè)施和固定設(shè)施利用5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)相互連接，構(gòu)建穩(wěn)定、大規(guī)模的區(qū)域性物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互連[5]。

4 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)的云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步，云計(jì)算在移動(dòng)終端中的應(yīng)用也逐漸成熟。移動(dòng)云計(jì)算可以有效拓展業(yè)務(wù)方式，改善移動(dòng)設(shè)備的使用性能。同時(shí)，移動(dòng)云技術(shù)的推廣，也將推動(dòng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)方式的變革和企業(yè)配送方式的更新。在云計(jì)算的基礎(chǔ)上，人們通過(guò)手機(jī)等設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。通過(guò)構(gòu)建云存儲(chǔ)空間來(lái)解決移動(dòng)設(shè)備的本地存儲(chǔ)問(wèn)題，從而有效防止信息丟失。為了更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，可以采用超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[6]。在未來(lái)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，將會(huì)極大地縮短設(shè)備終端與移動(dòng)終端的距離，從而有效提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的速度和使用體驗(yàn)，為用戶提供更多的增值服務(wù)。為了加快5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速度，必須保證兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)互不干擾，避免因頻繁切換而造成運(yùn)行變慢。除此之外，設(shè)備到設(shè)備通信（Device-to-Device Communication，D2D）能夠在不經(jīng)過(guò)通信基站的情況下進(jìn)行短距離數(shù)據(jù)傳送，有效減輕了基站的壓力。在D2D技術(shù)的應(yīng)用下，呼叫的建立、維護(hù)、計(jì)費(fèi)、識(shí)別以及管理等工作仍由蜂窩網(wǎng)承擔(dān)。

5 城市5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建議

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)可以選擇基于核心與區(qū)域的立體化分區(qū)制網(wǎng)絡(luò)，從傳送平面、控制平面以及接入平面進(jìn)行規(guī)劃。通常情況下，大部分的通信光纖都是在地下鋪設(shè)，地面上則建立了通信站等分散式基站。在以“核心+中央”模式為基礎(chǔ)的區(qū)域網(wǎng)計(jì)劃下，根據(jù)城市網(wǎng)絡(luò)需求構(gòu)建具有一定規(guī)模的地面網(wǎng)絡(luò)中心，并根據(jù)核心部門(mén)的要求進(jìn)行全面建設(shè)。分區(qū)制網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建議如圖3所示。

圖3 分區(qū)制網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建議

在智慧城市建成后，為保證其正常運(yùn)營(yíng)，避免某些區(qū)域存在企業(yè)分布不均衡、資源消耗過(guò)度等問(wèn)題，可以通過(guò)構(gòu)建5G海綿型移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量的共享，為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在建設(shè)樓宇基帶單元時(shí)，采用集中為主、分散為輔、循序漸進(jìn)的方式合理分配資源，并盡量減小占用空間。同時(shí)，對(duì)智慧城市各業(yè)務(wù)區(qū)的功能進(jìn)行再分配，并適當(dāng)改善網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)劃算法的平衡與精確度。當(dāng)有緊急需求時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)各區(qū)域進(jìn)行資源配置，實(shí)現(xiàn)資源的均衡分配，從而避免通信網(wǎng)絡(luò)不規(guī)范的問(wèn)題。智慧城市發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確估算使用用戶數(shù)量。當(dāng)前，移動(dòng)通信工具的應(yīng)用越來(lái)越普遍，需要考慮到通信用戶的數(shù)目和通信費(fèi)用對(duì)城市的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行有效規(guī)劃[7]。同時(shí)，要加強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)建設(shè)工作，使其覆蓋城鄉(xiāng)。在打造智慧城市的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)人們的實(shí)際需求有效管理網(wǎng)絡(luò)。

除此之外，相關(guān)疫情防控期間，一些城市在防疫系統(tǒng)中設(shè)立了抗疫物資預(yù)約功能，向人們定量提供口罩、消毒劑等主要防疫物資，這些防疫活動(dòng)項(xiàng)目存在短時(shí)間、多頻率等特點(diǎn)，導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)堵塞的情況經(jīng)常發(fā)生，無(wú)法有效滿足人們的現(xiàn)實(shí)需求。此外，有些單位存在信息共享不及時(shí)等問(wèn)題，對(duì)此需要先把主要單位的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)連接到通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，通過(guò)平臺(tái)再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的規(guī)劃。

6 結(jié) 論

5G技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到城市建設(shè)與人們的日常生活中，在面向城市重點(diǎn)場(chǎng)景的5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，需要按照智慧城市的具體需求科學(xué)制定5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用策略，從而推動(dòng)智慧城市的發(fā)展。