談先定

（中國(guó)電信股份有限公司河南分公司，河南鄭州 450018）

0 引言

在智慧城市建設(shè)背景下，城市發(fā)展質(zhì)量很大程度上取決于5G 無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃效果。5G 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝阅芸梢员Ｕ现腔鄢鞘械某掷m(xù)、穩(wěn)定建設(shè)。然而，從城市建設(shè)角度來說，需要從5G 無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋目標(biāo)、規(guī)劃需求及定位出發(fā)，制訂規(guī)劃目標(biāo)與規(guī)劃策略，合理分配5G無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮5G 技術(shù)在區(qū)域內(nèi)的引領(lǐng)作用，提高區(qū)域智能化水平。

1 智慧城市概述

智慧城市是在網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代逐漸發(fā)展起來的一種智慧化、科學(xué)化、創(chuàng)新化的城市管理模式。與傳統(tǒng)、落后、混亂的管理模式相比，智慧城市充分利用信息技術(shù)使其管理更加智慧化。不僅可以利用大數(shù)據(jù)、5G 技術(shù)、云計(jì)算等技術(shù)手段促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還可以為政府提供更加靈活的管理手段，收集和匯總海量的城市數(shù)據(jù)信息，以滿足城市居民多樣化的生活需求[1]。

2 5G 移動(dòng)通信在智慧城市建設(shè)中的重要作用

5G 是當(dāng)今移動(dòng)通信技術(shù)的重要突破。5G 在數(shù)據(jù)傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、終端連接數(shù)量等方面與4G 相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，目前已應(yīng)用于交通、能源、制造、教育、醫(yī)療、社區(qū)、消費(fèi)、娛樂等行業(yè)。在智慧城市建設(shè)中，5G也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。一方面，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市規(guī)模越來越大，城市管理也越來越復(fù)雜。在傳統(tǒng)的城市管理中，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)可以通過大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的通信，從而實(shí)現(xiàn)高效的城市管理和經(jīng)營(yíng)[2]。另一方面，5G 技術(shù)可以對(duì)不同的生活資源進(jìn)行合理分配，提高資源的利用效率，為節(jié)能、減碳、環(huán)保提供支持。比如，在智慧城市的智慧電網(wǎng)建設(shè)中，利用5G 技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息流的高度融合，利用5G網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控用電量，有效控制電能的損耗。在實(shí)際的建設(shè)和規(guī)劃中，5G 技術(shù)跟隨4G 技術(shù)的發(fā)展方向，不斷創(chuàng)新優(yōu)化，有利于提高各種資源的使用效率。

在智慧城市建設(shè)中，各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都離不開5G 的應(yīng)用。5G 技術(shù)的出現(xiàn)，使人們的交流方式發(fā)生了翻天覆地的變化，同時(shí)也使人們交流的對(duì)象更加廣泛，建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)的重要性和緊迫性得以凸顯。在網(wǎng)絡(luò)布局和規(guī)劃上，要做到精確、科學(xué)、全面，并具有對(duì)未來通信發(fā)展的遠(yuǎn)見[3]。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，未來的城市網(wǎng)絡(luò)可能覆蓋城市的每個(gè)角落，可靠性、帶寬、網(wǎng)絡(luò)容量都會(huì)得到極大的提升，建設(shè)一個(gè)更高發(fā)展質(zhì)量、更智慧的城市指日可待。在智慧城市建設(shè)的進(jìn)程中，除了要優(yōu)化寬帶和語音業(yè)務(wù)，還要進(jìn)行創(chuàng)新和突破，將一切事物連接起來，形成一個(gè)龐大的物聯(lián)網(wǎng)。5G 時(shí)代，廣區(qū)域的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要基于目前的體系結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)之間的聯(lián)系，以促進(jìn)城市智慧化和城市工作的高效化為目標(biāo)。5G 技術(shù)本身擁有很多優(yōu)勢(shì)，比起以往老舊的通信技術(shù)，5G 技術(shù)擁有更好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、更精密的布局、更精致的服務(wù)。同時(shí)，5G 還可以解決網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延問題，大大提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸和連接速率，為智慧城市的建設(shè)和更新提供必要的技術(shù)支持。

3 智慧城市中 5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要點(diǎn)

3.1 5G 基站的共建共享

（1）基站共享。不同運(yùn)營(yíng)商或服務(wù)提供商共同使用同一座基站設(shè)施，包括天線、設(shè)備和機(jī)房等。這種方式可以減少基站的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約基站占地面積和費(fèi)用，并提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

（2）頻譜共享。相關(guān)系統(tǒng)在規(guī)劃期間，各個(gè)運(yùn)營(yíng)商之間可以對(duì)相同的頻譜資源進(jìn)行共享，利用現(xiàn)代化的技術(shù)措施，確保良好的協(xié)調(diào)和控制，預(yù)防發(fā)生浪費(fèi)的問題，提高頻譜利用率，增加網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍。

（3）網(wǎng)絡(luò)共享。不同運(yùn)營(yíng)商在某些區(qū)域或場(chǎng)景中共享網(wǎng)絡(luò)資源，包括核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和邊緣計(jì)算資源等。這種方式可以減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，提高網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)。

（4）業(yè)務(wù)共享。不同運(yùn)營(yíng)商共享特定的業(yè)務(wù)資源，比如物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、云服務(wù)等。通過共享業(yè)務(wù)資源，可以提高業(yè)務(wù)創(chuàng)新和開發(fā)效率，降低業(yè)務(wù)部署和運(yùn)營(yíng)成本。在此過程中需要按照5G 基站的共建特點(diǎn)，完善分析模式。

3.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)

（1）做好城市規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)需求分析。在智慧城市規(guī)劃過程中，需要對(duì)城市特點(diǎn)、人口分布、交通狀況等進(jìn)行全面分析，以確定網(wǎng)絡(luò)需求和優(yōu)先級(jí)。有助于為5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供指導(dǎo)，并確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量滿足城市的需求。

（2）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和資源調(diào)配?；诔鞘幸?guī)劃和網(wǎng)絡(luò)需求分析，制定5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案，包括基站布局、頻譜分配、傳輸規(guī)劃等。同時(shí)，合理調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源，包括頻譜、基站設(shè)備和傳輸設(shè)備等，以滿足城市不同區(qū)域和場(chǎng)景的需求。

（3）建筑物和城市環(huán)境適配。在智慧城市中，5G 基站需要與建筑物和城市環(huán)境相適應(yīng)，涉及基站天線的布置、傳輸線路的規(guī)劃、設(shè)備的安裝等。通過合理的建筑物和環(huán)境適配，可以提高5G 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和性能。

（4）網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和容量管理。在5G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和容量管理，以確保網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)。包括信號(hào)優(yōu)化、干擾管理、資源分配優(yōu)化等技術(shù)手段，以提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量和速率。

（5）數(shù)據(jù)分析和智能決策。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收集和分析，可以獲得關(guān)于網(wǎng)絡(luò)性能、用戶需求和城市運(yùn)行等相關(guān)信息?；谶@些數(shù)據(jù)，可以采取智能決策，包括網(wǎng)絡(luò)調(diào)整、資源分配、故障處理等，以提高網(wǎng)絡(luò)效率和可靠性，為提升網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)性，構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)分析和智能決策框架，為改善5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃效果提供支持[4]。

3.3 維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全性

智慧城市中5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，應(yīng)重點(diǎn)采用安全規(guī)劃技術(shù)，全面有效維護(hù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全性。采用強(qiáng)身份認(rèn)證機(jī)制，確保只有經(jīng)過授權(quán)的用戶可以訪問系統(tǒng)，并對(duì)不同用戶進(jìn)行訪問控制策略的管理。例如，采用X.509 證書，其屬于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）標(biāo)準(zhǔn)，用于驗(yàn)證數(shù)字證書的有效性和真實(shí)性。通過使用數(shù)字證書，用戶可以證明自己的身份，并通過驗(yàn)證服務(wù)器的證書驗(yàn)證服務(wù)器的真實(shí)性。再如，采用Extensible Authentication Protocol(EAP)通用的認(rèn)證框架，支持多種認(rèn)證方法。EAP提供了一種靈活的方式進(jìn)行身份驗(yàn)證，可以與不同的認(rèn)證協(xié)議和技術(shù)（如密碼、數(shù)字證書、雙因素認(rèn)證等）進(jìn)行集成。另外，采用One-Time Password(OTP)臨時(shí)的密碼，只能使用一次，用于增加身份驗(yàn)證的安全性。用戶在登錄時(shí)會(huì)收到一個(gè)OTP，通過輸入正確的OTP 完成身份驗(yàn)證。

同時(shí)，保護(hù)用戶的隱私信息，限制個(gè)人數(shù)據(jù)的收集和使用。第一，選擇加密算法。根據(jù)需求和安全級(jí)別，選擇適當(dāng)?shù)募用芩惴ǎ鏏ES、RSA 或ECC。第二，生成密鑰對(duì)。對(duì)于非對(duì)稱類型的加密技術(shù)，在應(yīng)用期間能夠自動(dòng)化生成公有或是私有類型的密鑰，前者可以完成數(shù)據(jù)的加密處理，后者可以完成數(shù)據(jù)的解密處理，在此期間還需采用此類算法和技術(shù)等，借助相應(yīng)的交換協(xié)議，完成不同信息傳輸方之間的密鑰交換處理，進(jìn)行各類數(shù)據(jù)信息的加密。具體的加密計(jì)算公式應(yīng)根據(jù)所選算法的規(guī)范確定。第三，數(shù)據(jù)傳輸。將加密后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)設(shè)備或服務(wù)器。第四，數(shù)據(jù)解密。接收方使用相應(yīng)的解密算法和密鑰對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，具體的解密計(jì)算公式也會(huì)根據(jù)所選算法的規(guī)范確定[5]。

4 智慧城市中5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的對(duì)策

4.1 海綿型通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

（1）基站規(guī)劃。在智慧城市中，需要合理規(guī)劃和布置5G 基站，以實(shí)現(xiàn)全面覆蓋和高容量的通信服務(wù)。基站的位置應(yīng)根據(jù)城市的地理特點(diǎn)、人口分布、交通密集區(qū)域和重要建筑物等因素進(jìn)行選擇。

（2）基站密度。為了滿足高密度用戶和大流量需求，海綿型網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要考慮在城市范圍內(nèi)適當(dāng)增加基站密度，確保用戶在任何地點(diǎn)都能夠獲得穩(wěn)定的5G 信號(hào)和快速的數(shù)據(jù)傳輸速度。

（3）小區(qū)規(guī)劃。將城市劃分為多個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)由一個(gè)或多個(gè)基站覆蓋。小區(qū)之間的邊界需要合理劃定，以避免頻譜干擾和信號(hào)重疊。

（4）頻譜資源管理。合理管理和分配5G 頻譜資源是海綿型網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要一環(huán)，需要考慮頻譜的分配、分段和共享，以最大程度提高網(wǎng)絡(luò)容量和性能。

（5）網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。通過使用智能算法和技術(shù)，對(duì)海綿型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，以提高覆蓋范圍、信號(hào)質(zhì)量和容量。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化可以包括功率控制、天線配置、干擾管理等方面[6]。

（6）網(wǎng)絡(luò)容量。海綿型網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃還需要考慮網(wǎng)絡(luò)容量的問題。隨著智慧城市中各種智能設(shè)備和應(yīng)用的增加，網(wǎng)絡(luò)容量需求也會(huì)不斷增長(zhǎng)。因此，規(guī)劃需要充分考慮未來的需求，并采取相應(yīng)的技術(shù)手段提高網(wǎng)絡(luò)容量。

4.2 分區(qū)制網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃

在智慧城市建設(shè)的過程中進(jìn)行5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，如圖1 所示。

圖1 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)分區(qū)制規(guī)劃模式

（1）合理進(jìn)行區(qū)域分類。根據(jù)城市的地理特點(diǎn)、人口密度、交通狀況等因素，將城市劃分為不同的區(qū)域，如市中心區(qū)、住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)等。不同區(qū)域的通信需求和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，因此需要針對(duì)性地規(guī)劃和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。

（2）頻譜分配。根據(jù)不同區(qū)域的通信需求和網(wǎng)絡(luò)容量要求，對(duì)可用的頻譜資源進(jìn)行分配。高密度用戶區(qū)域可以分配更多的頻譜資源以滿足大流量需求，而低密度用戶區(qū)域可以適當(dāng)減少頻譜分配。

（3）基站部署。根據(jù)區(qū)域的特點(diǎn)和需求，合理部署基站。在人口密集區(qū)域和重要建筑物周圍增加基站密度，以提供穩(wěn)定的信號(hào)覆蓋和高容量的通信服務(wù)。

（4）小區(qū)劃分。按照不同小區(qū)的實(shí)際情況，科學(xué)合理進(jìn)行區(qū)分處理，由很多或者是某個(gè)基站負(fù)責(zé)為小區(qū)提供服務(wù)。小區(qū)的劃分應(yīng)根據(jù)用戶密度、流量分布等因素進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化。

（5）功率控制和干擾管理。針對(duì)不同區(qū)域的通信需求，采用功率控制和干擾管理技術(shù)。在高密度用戶區(qū)域，可以采用更嚴(yán)格的功率控制和干擾管理策略，以提高網(wǎng)絡(luò)容量和信號(hào)質(zhì)量。

（6）邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)部署。根據(jù)不同區(qū)域的邊緣計(jì)算需求，合理部署邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)。在人口密集區(qū)域和數(shù)據(jù)密集區(qū)域增加邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，以提供低時(shí)延和高可靠性的邊緣計(jì)算服務(wù)[7]。

6 結(jié)語

深層次的智慧城市發(fā)展是未來城市化建設(shè)的主要方向，而5G 網(wǎng)絡(luò)憑借自身的特點(diǎn)勢(shì)必會(huì)被廣泛應(yīng)用于智慧城市建設(shè)中。在開展5G 無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作時(shí)，工作人員應(yīng)給予5G 無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃理論及相關(guān)原理足夠重視，在有效制訂智慧城市建設(shè)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，盡可能擴(kuò)大5G 無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面，重視5G 無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)容量的提升，從而推動(dòng)城市智慧信息化發(fā)展。