基于人工智能的5G無線網絡智能規劃和優化

李麗智 劉志堃 林亮

（中國移動通信集團廣西有限公司 廣西壯族自治區南寧市 530028）

5G 是在LTE 系統的基礎之上所研發的下一代移動通信技術，將實現熱點高容量場景、低功耗大連接的場景、低時延高可靠場景以及聯系廣覆蓋場景等多種場景系統之下的系統頻譜效率以及接入的功能都會顯著地提升，這可以滿足用戶在未來各種區域的場景之中提升體驗感。人工智能技術隨著科技的發展不斷革新，所以，技術人員需要基于人工智能下，對5G 無線網絡智能進行規劃和優化。

1 人工智能技術

人工智能技術主要是利用計算機設備對人類思維和行為進行效仿或是模擬的綜合類別學科。人工智能技術會涉及到哲學、心理學、語言學以及計算機科學等多種學科，主要是模擬人類的聽覺、視覺、觸覺、思維模式以及感覺等。促使機器具有人工化和智能化，幫助人類解決工作過程中，生活過程中的問題和難點，從而保障人身安全，提升國民工作質量和效率。

2 5G技術

2.1 高頻段傳輸

移動網絡在進行傳輸時，在移動傳輸之中，對于高頻段的利用屬于無線通信在未來的發展中的主要方向，國內和國外的相關技術研究專家對于高頻段的傳輸都尤為重視。當前，無線通信最為基本的工作就是在3GHz 之內的頻率范圍之內，這將會在很大程度上導致頻譜資源的使用十分缺少。但是高頻段自身卻具備十分豐富的能夠得以潛在利用的一些頻譜資源，能夠在很大程度上減小頻譜資源方面緊張的重大壓力，還可以進一步支持距離比較短的、速度十分高的傳輸通信，可以有效滿足5G 系統之中傳輸速率以及容量等一些高性能方面十分迫切的需求。[1]

2.2 D2D技術

主要以基站為區域中心，進一步實現小區之內的訊號覆蓋屬于當前正在使用蜂窩通信系統的一種組網方式，基站以及中繼站一般都屬于固定不動的，其自身基本的網絡結構在靈活性的方面受到了很大的限制。D2D 技術作為運用不同通信終端間不許使用基站和其他類別的協調就能夠直接進行通信的信息傳輸技術的一種，促使各個區域內無限網絡基本構件都能夠運用接入模式得到較優的拓展，從而保障無限通信網絡更具可靠性、便捷性，可以與通信連接線路靈活相連。

2.3 新型多天線傳輸

多天線技術屬于當前5G 技術中比較重要的研究目標之一，多天線技術經歷了十分快速地發展，會在很大程度上提升頻譜的使用效率，效率升高了幾十倍甚至更多。新型天線傳輸的技術添加了有源天線陣列的基本概念，將天線陣列的維度由原本的二維一直拓展至三維，可以有效協同控制的天線數量一直增加到128 根，而且可以一起支撐多個不同的終端設備之間的波束智能賦型，這會在很大程度上幫助不同終端之間的一些干擾降低，再加上高頻段頻譜被不斷地開發和利用，這將會再一次提高網絡的基礎容量，同時還會使得信號覆蓋的基本性能變得更強。

圖1：移動通信網絡規劃

圖2：移動通信網絡4G、5G 規劃

2.4 新型網絡框架

無線網絡扁平化框架屬于當前LTE 系統之中正在使用的一種新型接入網的方法，該種架構能夠在較大范圍內降低系統的延時，還可以顯著基地內構建網與后期基本網絡維護所需投入的成本。5G 通信關鍵系統還需要將C-RNA 接入網的網絡架構引進，其作為一種協作形式的無線電網絡結構、集中化信息處理和即時云計算架構的基礎之上創建一種新型的無線接入網網絡架構。C-RNA 接入網的基礎網絡框架，可以在最大程度上通過比較低廉的快速光傳導網絡系統，在十分密集的中心節點和比較遠的天線陣列之間進行無線信息的有效傳播，創建出籠罩將近囊括一百個基站節點在內的一些超級大型的服務站點，覆蓋的范圍可以達到幾百平方公里，甚至還可以擴大到上千平方公里。

3 基于人工智能的 5G 無線網絡關鍵技術

在對5G 系統進行設計的過程中，為了能夠提升系統運行的速率，一般都會運用多種類別的新型技術，對網絡構架進行創新，例如，上文所說的新型多天線傳輸技術、新型網絡架構技術以及中D2D 等技術。C-RAN 主要工作思想是運用低成本和高速光對網絡進行傳輸，直接與遠端的天線以及集中化中心節點之間開展無線信號傳輸，從而構建起可覆蓋上百個基站的服務區，甚至是上百平方公里無線接入系統。C-RAN 類架構主要適用于協同技術，可以降低功耗和干擾，提高頻譜的效率，與此同時，還可以實現出動態化的運用智能化的組網，實施集中化處理，可以降低成本的運用，以便于系統的維護，降低運營需要支出的費用。將有源天線陣列引入其中，可以從原本2D 的天線陣列擴展成3D 的天線陣列，基站的側邊能夠支持協作天線的數量甚至可以到達128 根。進而升級為新型3D-MIMO 技術，對多用戶波束智能賦型有支持作用，能夠將用戶之間干擾減少，將其與高頻段毫米波技術結合在一起，對無線信號覆蓋性能有改善作用。[2]

4 基于5G網絡的智慧城市移動通信網絡規劃分析

伴隨著技術深入發展，5G 網絡給國民提供出高速率，可靠性高以及低延時性的優質服務促，使用戶能夠享受到流媒體以及超高清視頻等各類優質服務。從另一角度分析，物質技術具有較靈活和全面的網絡構架，能夠依照用戶具體需求進行組網和拓展，涵蓋較多業種和行業。例如，工業、農業、服務以及醫療等。最后，5G技術還會朝著節能、低耗的方向可持續發展。也就是說5G 技術的發展與未來規劃過程中，面臨著網絡運維部署和維護等眾多挑戰，上述挑戰的根本之處是，網絡有各類無線接入技術，而且網絡的覆蓋能力和節點顯著不同，每個之間存在較為復雜的關系。[3]

4.1 因地制宜

智慧城市是新類別的城市發展模式需要將以人為本當作是首要位置，對國民潛在需求大力挖掘，從而最大化地滿足國民的工作價值和生活需求，對5G 網絡實施合理科學地規劃與優化，從而給智慧城市的發展提供出最有力和可靠的技術支撐，創造出更為優質舒適地生活氛圍。引導用戶可以感知到5G 網絡給群眾帶來的眾多優點。伴隨著移動設備被廣泛普及和廣泛應用城市，在對5G 網絡進行規劃的過程中，需要從用戶流量和數量存在的費用著手將用戶需求有機結合在一起，從而科學合理地對網絡進行精準化規劃。在對5G 網絡進行規劃與控制（圖1移動通信網絡規劃）的過程中，需要運用集約統籌類網絡框架體系當做切入點，從而逐步提升通信基站質量，促使移動基站網絡可以共享，以便于實現無線信號，可以全面覆蓋。加之，更需要對5G 網絡試點工作進行推進，更需要重視對農村地區的網絡規劃進度提升，以便于5G 網絡能夠真正地惠民利民，促使無線網絡覆蓋范圍顯著提升，將服務優化擺在最為關鍵地位。

4.2 城市總體規劃

現階段，新媒體技術被廣泛運用為業務數據和移動數據的發展提供了巨大的改變，智慧城市深入發展不能夠與通信網絡脫離，需要通信網絡進行支撐，對此在對網絡進行規劃的過程中，需要將工作重點放在城市總體規劃上，促使5G 網絡運行可以為城市規劃帶來更為全新的形態，在對智慧城市進行建設時，需要對5G 網絡進行精準布局和實驗網絡運營商（圖2為移動通信網絡4G、5G 規劃），更需要將企業內部智慧城市建設具有的導向作用，發揮出運用高要求高標準的原則，超前的部署與規劃，5G 網絡更需要保障，5G 網絡能夠在智慧城市中發揮出最佳的影響和作用。

4.3 信息防護規劃

當前，隨著多種多樣的智能終端在市場中廣泛的應用，無線網絡的基本數據流量也可能會出現瀑布式地增長，許多有關于未來數據的基本業務也可能會在室內以及其他的區域出現，超密集網絡不僅能夠有效地提升網絡基本覆蓋性能，還會在大范圍之內進一步提高網絡系統的容量，而且還能夠針對業務進行分流處理，進而可以更加有效地提升網絡基本部署，加強網絡使用的靈活性以及進一步實現效率更高的頻率使用的目的。信息安全一直作為信息時代發展過程中的關鍵問題。對此，在對智慧城市進行建設的過程中，需要大力推進網絡建設，對5G 網絡進行規劃和優化，需要將信息安全擺在核心位置，提升各類防護措施，從而規避網絡環境內存在惡意攻擊，構建出相對科學和安全的網絡安全體系，運用流量數據對網絡規劃思路進行搭建，做好數據生成環節、傳輸環節、存儲環節和整理環節等多個環節的防護工作，以便于將體驗當作是核心服務，可以進一步優化。加之，在對安全技術進行靈活運用時，需要從數據分析，應急處理和運行等各個層面上將體系構建，動態化得以實現，從而能夠解決各類突發性網絡事件，建立起安全全面的防御系統，特別是在運行方式傾向于投資多元化的狀況之下，更需要對技術領域需求進行滿足解決有關的技術問題，確保5G 網絡網絡布局更具安全性。

5 結束語

綜上所述，5G 技術逐步朝著寬帶化，多元化智能化綜合化的方向飛速發展，伴隨著各類智能終端的快速普及，移動數據流量呈現出爆炸增長趨勢。在上述背景之下，智慧城市的建設需要運用科學合理的模式，對5G 的無線網絡進一步規劃與優化，從而適用現階段大數據信息發展的具體背景，提升城市信息建設的水平和能力。技術工作人員還需要意識到：除了對5G 網絡進行規劃和優化之外，還需要盡快實現出數字化規劃布局，服務將各種經濟發展和云計算有機地結合在一起，將信息化的作用凸顯出為智慧城市的發展提供出源源不絕的力量與基礎。