人工智能视角下5G无线网规划和优化

何治东，黄欢

（中国移动通信集团内蒙古有限公司鄂尔多斯分公司，内蒙古 鄂尔多斯017000）

1 引言

5G 是英文名5th-Generation，第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，4G 之后的技术延伸，速率可达到1Gbps 以上。在移动通信领域和无线通信系统的开发研究中，5G 无线网引入面临的挑战包括：每个区域的移动数据量增加1000 倍，连接设备数量较4G 增加10 至100 倍，典型用户数据速率提高10 至100 倍，低功耗设备的电池寿命延长10倍，端到端延迟降低5 倍。除了需要将无线接入的性能范围进行扩展外，5G 还包括网络资源的高效适应性和灵活性，这些都离不开网络功能虚拟化与软件定义网络等技术的发展与进步，这也意味着可以支持多种类型的合作客户的新业务模型。

在传统的移动通信网络中，主要依靠人工方式完成网络部署及运维，既耗费大量人力资源又增加运营成本，而且网络优化也面临挑战。如今，随着大数据分析技术的出现，将会进一步推动5G 网络的运营和管理。如今的大数据分析已经和过去一些行业的基本技术不同，巨大的信息量将会在5G 的无线网络中充分发挥强大的核心影响力，实现数据的最高价值，更利于提升个人用户的网络体验，高效地提供优质的移动网络服务。

2 基于人工智能的5G 无线网络关键技术

在5G 系统设计中，为了提高其运行速度，通常会采用多种新技术进行网络构架的创新，如新型网络架构、新型多天线传输、D2D 等技术。目前，LTE 接入网采用网络扁平化架构，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。未来5G 采用CRAN 接入网架构。C-RAN 是基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。C-RAN 的基本思想是通过充分利用低成本高速光传输网络，直接在远端天线和集中化的中心节点间传送无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方公里的无线接入系统。C-RAN 架构适于采用协同技术，能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，同时便于实现动态使用 智能化组网，集中处理有利于降低成本，便于维护，减少运营支出。引入了有源天线阵列，由原来的2D 天线阵列拓展成为3D 天线阵列，基站侧可支持的协作天线数量将达到128 根。形成新颖的3D-MIMO 技术，支持多用户波束智能赋型，减少用户间干扰，结合高频段毫米波技术，将进一步改善无线信号覆盖性能。新颖的3D-MIMO 技术将更好地掌握空间维度，提高无线网络的接收质量。传统的蜂窝通信系统的组网方式是以基站为中心实现小区覆盖，而基站及中继站无法移动，其网络结构在灵活度上有一定的限制。随着无线多媒体业务不断增多，传统的以基站为中心的业务提供方式已无法满足海量用户在不同环境下的业务需求。D2D 技术无需借助基站的帮助就能够实现通信终端之间的直接通信，拓展网络连接和接入方式。由于短距离直接通信，信道质量高，D2D 能够实现较高的数据速率、较低的时延和较低的功耗；通过广泛分布的终端，能够改善覆盖，实现频谱资源的高效利用；支持更灵活的网络架构和连接方法，提升链路灵活性和网络可靠性。

此外，5G 通信网络的用户预测是通过人口规模来产生，这些就体现了用户和人口规模之间的密切联系，因此，在进行5G 网络规划的过程中，要全面分析产生的数据，以数据来作为预测的基础，对城市的移动通信空间和未来发展来进行综合分析和考虑。利用无线网络的传输技术，在人口密集、用户较多的区域接入5G 网络，依次来实现不同的业务需求，节省网络资源，构建一个良好的通信网络环境，实现资源的合理的优化配置。

3 基于5G 网络的智慧城市移动通信网络规划分析

随着技术手段的不断发展，5G 网络为用户提供了高可靠性、高速率、低时延的优化服务，让用户享受到超高清视频与流媒体等业务。从另一个角度来看，5G 具有更为灵活的网络架构，可以根据用户需求进行扩展和组网，涵盖多个行业、多种业务，如农业、工业、医疗、服务等，最终5G 的发展将会朝着低耗、节能的持续健康道路发展。可以说，在5G 网络的未来规划与发展中，将面临网络的部署、运营及维护的多重挑战，这些挑战的根源在于网络存在各种无线接入技术，且网络节点覆盖能力各不相同，各自之间存在错综复杂的关系。

3.1 人口控制规划

智慧城市作为一种新型的城市发展模式，要把以人为本摆在首要位置，大力挖掘人们的潜在需求，最大地满足人们的生活、工作的价值需求，合理对5G 网络进行规划和优化，从而为智慧城市提供有力的技术支持，创造更加舒适的生活环境。

让广大用户都能感受到5G 网络所带来的优点。随着移动设备的日益普及和大力应用，城市在未来规划5G 网络的过程中，要从用户的数量和流量产生的费用着手，并结合人群的需求分析，从而实现更加合理的网络规划。在具体的5G 规划控制中，要以集约统筹的网络构架体系作为切入点，来提高通信基站的部署质量，实现移动基站的网络共享，实现无线信号的全面覆盖。与此同时，还要推进5G 网络的试点工作开展，加大农村网络规划进度，实现信息真正惠民的目标，持续提升无线网络的覆盖范围，始终把服务优化摆在重要地位。

3.2 城市总体规划

目前，新媒体的发展日益广泛，给移动数据和业务数据的发展带来了极大的改变，智慧城市的发展离不开通信网络的有效保证，因此，在未来的网络规划中，我们要把工作重点放在重点的方向，让5G 网络的运营可以给城市规划带来更多新型的发展形态。智慧城市在建设过程中，离不开5G 网络的布局与实验，作为网络运营商也要积极发挥企业在智慧城市建设中的导向作用，以高标准、高要求来超前部署和规划5G 网络，进一步确保5G 网络在智慧城市建设中能够发挥有效的作用和影响[1]。一旦5G 无线网在社会发展中产生一定的影响力后，就要逐渐朝着数字化的信息服务来进行优化和布局，从而更好地推动大数据、云计算与物联网的快速发展。

3.3 信息防护规划

信息安全始终是信息时代发展进程中不容忽视的一个问题。因此，在智慧城市网络建设大力推进的进程中，对于5G 无线网的规划工作，要始终把信息安全摆在工作核心位置，加强防护措施，以更好地避免出现网络环境中一些恶性攻击，构建一个相对安全、科学的网络安全基础体系，通过流量数据来搭建网络规划思路，做好数据生成、传输、存储以及整理等多环节的防护工作，实现以体验为核心的优化服务，加之新型的接入技术，来更好地满足用户的用网需求。同时，在安全技术运行过程中，要从应急处理、数据分析以及运行等方面来实现体系构建的动态化，为有效解决一些突发应急的网络事件来建立相对安全的防御体系。尤其在运行模式倾向于更加投资多元化的情况下，更要满足技术领域的要求，解决相关技术问题，确保智能城市在建设的过程中有一个信息安全的网络环境。

4 结语

未来5G 网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。随着各种智能终端的普及，面向2020年及以后，移动数据流量将呈现爆炸式增长。基于这样的发展背景，我们在智慧城市建设中只有用合理、科学的方法来对5G 无线网络进行规划和优化，才能适应当前大数据信息发展背景，提高城市整体信息建设能力和水平。此外，在这个过程中，我们除了要优化5G 网络，还要能够尽快实现数字化的服务规划布局，把各项经济发展与云计算较好地结合起来，以更好地突出信息化的发展，给智慧城市的发展提供持续发展的基础和力量。