面向城市重點場景的5G移動通信網絡規劃研究

劉曉建

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210009）

1 智慧城市與5G概述

智慧城市結合了5G移動通信、物聯網、云計算以及人工智能等新興技術，可以實現城市信息的高效傳輸與及時反饋，實現信息共享。智慧城市的表現可以總結為3個方面，即管理信息化、生活舒適化以及可持續發展。其依靠信息網絡、人工智能、云計算等技術，將城市中的各個管理系統進行匯總與互聯，對各種數據信息進行監控，實現信息化管理，促進城市的持續性發展[1]。

5G是第五代移動通信技術的縮寫，也是最新一代移動蜂巢通信技術，是4G、3G、2G移動通信技術的拓展和延伸。5G具有數據快速率、延遲小、容量大等優勢，理論上5G網絡的最高傳輸速率可達到10 Gb/s。圖1為 5G移動通信的應用示意。目前，全球通信運營商都在廣泛使用5G移動通信網絡，華為、蘋果、三星等大型手機公司陸續推出支持5G移動通信的智能終端。

圖1 5G移動通信應用示意

2 5G智慧城市移動通信網絡規劃分析

5G基站的建設對空間、地區、使用用戶有一定的要求，與傳統的靜態頻譜布局相比，展現出較強的靈活性和智能性，可以通過不同的網絡系統進行有效管理，從而進一步優化智慧城市移動通信網絡規劃建設。從運營商的層面來看，5G網絡所具有的自適應轉換功能能夠有效解決資源飽和、過剩、空余等問題，從而為用戶提供高品質的網絡體驗[2]。

在移動通信網絡中，用戶的個人隱私非常重要，有些犯罪分子利用互聯網進行惡意的攻擊、侵入，以此來盜取他人的個人隱私。在5G移動通信網絡規劃中，必須重視網絡的安全性，對信息的形成、傳輸、存儲以及處理進行全面保護。建立動態可視化監測系統，對網絡的運行狀況進行實時監測，對異常狀況進行快速檢測，對已存在的漏洞進行封鎖，并及時處理可能存在的安全問題[3]。充分利用多網融合技術，滿足不同用戶的需要，提供高質量、多樣化的服務。此外，嚴格遵循全球集約的方針，建立信息資源支持系統和基礎網絡系統。

隨著智慧城市建設的迅速發展，為了充分利用5G移動通信網絡的優點，必須進行全面統籌規劃，分析城市用戶分布、行業分布等。在人口密集、網絡需求大的情況下，必須加強網絡建設。圖2為2020年不同場景下5G 頻段規劃示意。同時，在智慧城市建設過程中，需要不斷完善自身、彌補不足。隨著當今社會信息化的發展，新媒介的應用越來越廣泛，信息量也在不斷增加。在智慧城市建設中，通信技術起到了舉足輕重的作用，在城市5G網絡規劃設計中，運營商必須對此給予足夠的關注。加強光纜的建設和對通信網絡設備的完善，保證城市的規劃更加細致。在施工期間，需要保證5G網絡的有效試運行[4]。作為網絡運營商，必須在5G網絡建設中起到帶頭作用，嚴要求、高標準地推進5G網絡的建設。

圖2 5G網絡頻段規劃示意

3 5G移動通信網絡的需求及定位

3.1 網絡需求

現在，城市日常運營、民眾日常生活中所產生的各項數據總量急劇增加，對通信網絡傳輸提出了更高的要求。而4G通信技術受自身特點的限制，在傳送速率、網絡容量以及網絡延遲等方面都很難滿足智慧城市建設、運營和發展的現實需求。此外，4G通信網絡技術的內在作用目前已經得到充分且有效的開發，難以為城市的持續發展注入新的動力。而5G通信網絡具有傳輸速度快、容量大、延遲小等特點，可以充分滿足智慧城市現代化發展的網絡需求。

3.2 網絡定位

當前智慧城市發展中，政務、交通管理、基礎設施等管理系統之間一直維持著良好的協作關系。在構建智慧城市時，需要對5G移動通信網絡進行合理應用，有效擴大智慧城市的網絡覆蓋范圍，從而進一步為民眾提供個性化、定制化網絡服務。將基礎設施、移動設施和固定設施利用5G移動通信網絡展開相互連接，構建穩定、大規模的區域性物聯網，實現萬物互連[5]。

4 5G移動通信網絡應用分析

隨著網絡技術的飛速發展，我國的云計算技術已經取得了一定的進步，云計算在移動終端中的應用也逐漸成熟。移動云計算可以有效拓展業務方式，改善移動設備的使用性能。同時，移動云技術的推廣，也將推動企業經營方式的變革和企業配送方式的更新。在云計算的基礎上，人們通過手機等設備可以實現對各類數據信息的遠程訪問。通過構建云存儲空間來解決移動設備的本地存儲問題，從而有效防止信息丟失。為了更好地實現數據傳輸，可以采用超密集異構網絡[6]。在未來的移動通信網絡中，將會極大地縮短設備終端與移動終端的距離，從而有效提升網絡運行的速度和使用體驗，為用戶提供更多的增值服務。為了加快5G網絡的運行速度，必須保證兩個相鄰的節點在運行時互不干擾，避免因頻繁切換而造成運行變慢。除此之外，設備到設備通信（Device-to-Device Communication，D2D）能夠在不經過通信基站的情況下進行短距離數據傳送，有效減輕了基站的壓力。在D2D技術的應用下，呼叫的建立、維護、計費、識別以及管理等工作仍由蜂窩網承擔。

5 城市5G移動通信網絡規劃建議

5G移動通信網絡可以選擇基于核心與區域的立體化分區制網絡，從傳送平面、控制平面以及接入平面進行規劃。通常情況下，大部分的通信光纖都是在地下鋪設，地面上則建立了通信站等分散式基站。在以“核心+中央”模式為基礎的區域網計劃下，根據城市網絡需求構建具有一定規模的地面網絡中心，并根據核心部門的要求進行全面建設。分區制網絡規劃建議如圖3所示。

圖3 分區制網絡規劃建議

在智慧城市建成后，為保證其正常運營，避免某些區域存在企業分布不均衡、資源消耗過度等問題，可以通過構建5G海綿型移動通信網絡實現網絡容量的共享，為用戶提供更好的網絡服務。在建設樓宇基帶單元時，采用集中為主、分散為輔、循序漸進的方式合理分配資源，并盡量減小占用空間。同時，對智慧城市各業務區的功能進行再分配，并適當改善網絡通信規劃算法的平衡與精確度。當有緊急需求時，可以根據實際需要對各區域進行資源配置，實現資源的均衡分配，從而避免通信網絡不規范的問題。智慧城市發展中，應當準確估算使用用戶數量。當前，移動通信工具的應用越來越普遍，需要考慮到通信用戶的數目和通信費用對城市的可持續發展進行有效規劃[7]。同時，要加強5G網絡的試點建設工作，使其覆蓋城鄉。在打造智慧城市的過程中，應根據人們的實際需求有效管理網絡。

除此之外，相關疫情防控期間，一些城市在防疫系統中設立了抗疫物資預約功能，向人們定量提供口罩、消毒劑等主要防疫物資，這些防疫活動項目存在短時間、多頻率等特點，導致通信網絡堵塞的情況經常發生，無法有效滿足人們的現實需求。此外，有些單位存在信息共享不及時等問題，對此需要先把主要單位的網絡通信系統連接到通信網絡平臺中，通過平臺再進行網絡資源的規劃。

6 結 論

5G技術已經廣泛應用到城市建設與人們的日常生活中，在面向城市重點場景的5G網絡規劃中，需要按照智慧城市的具體需求科學制定5G移動通信網絡應用策略，從而推動智慧城市的發展。