基于5G网的智慧城市移动通信系统研究

赵育京

摘要：随着智能化技术在各个领域中的普及与应用，建设智慧城市已经成为我国现代化城市未来发展的必由之路，而在智慧城市建设过程中，5G网络的出现，必将为智慧城市移动通信网络规划起到推进作用.本文通过对基于5G网的智慧城市移动通信系统发展形势进行探讨，进一步明确了5G网络移动通信系统的网络架构，分析了相应的关键技术，以此明确基于5G网的智慧城市移动通信系统的网络规划，以期能为我国智慧城市打造完善的移动通信网络做出贡献.

关键词：5G网;智慧城市;移动通信

中图分类号：TN929.5  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）01-0072-03

智慧城市建设的宗旨在于将居民生活服务作为主要目标，通过信息通信技术的有效应用来解决城市发展过程中所遇到的各种问题，使运营极大化目标实现的同时，实现能耗最小化.移动通信网络具有信息感知、传输、汇聚与接入等功能，也是实现智慧城市建设的关键所在，能够为智慧城市各项功能及服务的顺利实现提供有力保障.智慧城市应用不仅要包含传统应用，还要包含能够承载物流跟踪、物联网、内容分享以及健康医疗等一系列的新型应用.在科学技术的带动下，我国在现代化城市中使通信网络得到了不断的完善，这也使智慧城市在打造通信网络过程中呈现多样化、融合性和异构性的网络架构.而5G网络在部署方面有着很高的灵活性，这使其在智慧城市网络基础设施建设中引起了人们的广泛关注，不过由于5G网络不同于传统的通信网络结构，因此在建设过程中会对核心网络资源造成极大消耗，处理时延大大增加，这在很大程度上限制了智慧城市在业务与应用上的进一步扩展.

1 基于5G网的智慧城市移动通信系统发展形势

1.1 智慧城市的概念

在物联网、大数据、云计算等现代化信息技术的共同影响下，使我国现代化城市在转型发展过程中和这些信息技术的融合变得不断深入，这也使城市在规划、管理、建设以及服务方面变得越来越智慧化，从而形成了一种全新的概念与模式，即智慧城市.智慧城市是现代化城市在发展过程中实现绿色化、可持续化以及低碳化发展目标的根本追求，而其实质在于对先进信息技术的应用，通过这些信息技术来保障城市的智慧化运行与管理，从而使城市民众的生活变得更加美好，使城市发展变得更加和谐.从智慧城市的体系架构来看，最底层属于城市的感知层，然后是传输通信层与基础数据层，再次是支撑服务层，最上层为智慧应用层，同时其体系架构还具有完善的标准与安全体系.

1.2 5G移动通信系统的功能定位及需求

从智慧城市具有的体系架构来看，传输通信层便相当于一条用于信息传递的高速公路，这也是实现智慧城市建设的重要基础设施，在智慧城市发展中，移动通信网络不仅要具备超大的容量，同时还要具有很高的可靠性与带宽，实现对现代化城市的全面覆盖，只有这样才能为城市的智慧化发展打下坚实的基础.5G网络技术的速度要更快，并且时延性也更低，有着非常高的可靠性，能够对大规模的连接予以可靠支持，并且其备用频谱非常广泛，有着多样化的业务模式，能够进行多种形式的部署，其网络架构具有明显的弹性化特征，正是这些应用优势，使其在智慧城市建设中起到有力的支撑作用.

3 基于5G网的智慧城市移动通信系统中的关键技术

3.1 无线传输技术

在基于5G網的智慧城市移动通信系统中，无线传输技术是实现信息通信的关键技术，而无线传输技术主要包括大规模MIMO网络技术与多载波通信技术，对于大规模MIMO网络技术来说，其应用优势在于分辨率非常高、空间预测规模非常大，相比于其他技术，MIMO网络技术要更加成熟，有着良好的空间分辨能力.如表1.

因此，在5G网络移动通信网络中，对该技术进行深入的挖掘，对空间维度进行充分把握，将有助于不同用户在相同范围相同时间内进行灵活而自由的信息数据通信，不需要通过基站来对数据进行处理，从而大大增强了空间的频谱效率.此外，MIMO网络技术能够在狭隘区域中实现波速控制，大大降低了空间的干扰，使波速功率得到大幅增强.

3.2 无线网络技术

在基于5G网的智慧城市移动通信系统中，无线网络技术也是其关键技术之一，无线网络技术主要包括超密集异构网络通信技术与自组织网络信息通信技术.在5G网络移动通信系统中，其技术本身便包含有无线传输通信技术，因此其有着多样化的无线网络接入方式，而在超密集异构通信网络中，其分布着大量而密集的网络系统，这也使各个节点之间的距离比较进，因此能够使功率得到明显增强，使通信频率加快，超密集异构网络具有较大的内部空间容量，能够提高信息通信的灵活性.架构如图3.

4 基于5G网的智慧城市移动通信系统的网络规划

基于5G网的智慧城市移动通信系统需要规划相应的网络来支持其建设内容的多样性，同时还能降低5G网络技术的复杂性，从广义化角度来说，通信对象对5G网络的未来规划复杂性有着决定性的影响.在5G网络的智慧城市移动通信系统中，更应对其精细化、前瞻性、科学性以及全面性进行充分体现.

4.1 与智慧城市的总体规划相结合

在不久的将来，5G网络的规划必将和智慧城市的总体规划紧密地结合在一起，这是因为城市规划需要和5G网络的规划进行有效衔接，在城市总体规划中纳入5G通信网络的规划，能够使智慧城市的发展变得更加协调.此外，5G移动通信网络是实现智慧城市移动通信功能的重要支撑，而且智慧城市移动通信的服务对象是人民大众，因此对智慧城市的总体规划需求进行充分的分析，将有助于对5G网络进行更加合理的规划，进而使5G网络能够更好地为人民大众所服务.

4.2 网络规划应采取分区制的核心与中心结合模式

5G网络作为一种立体化而又多层次的网络，仅仅采用传统的规划方法是难以满足其建设需求的，因此应运用层次分析法来指导5G网络的规划，对5G网络进行转发、控制及接入这三个层面的分析，来对其网络功能进行重构，以此确保5G网络能够从全局角度对无线资源及其集中控制功能进行调度.依据智慧城市的总体规划，应优先建设当地的核心和其他分支中心，具体的划分原则应借鉴智慧城市的片区制内容，这样有助对无线传播模型及其业务需求进行规划与分析.核心和中心是构成智慧城市5G网络的骨架，在网络接入中应根据应用场景合理的应用宏站、微站、家庭基站、物联网、杆站等方式，并确保5G网络的感知即配型，使5G网络能够对各类业务需求进行灵活而高效的满足.

4.3 建立海绵式5G网络来应对业务和突发需求之间的不平衡

由于基于5G网的智慧城市移动通信系统在网络规划结构上较为复杂，而且其业务类型多种多样，某些业务需求具有突发性特点，因此在实际配置网络容量时经常会遇到各种问题，如果采用以往的静态网络来对网络容量进行配置，则势必会大大增加成本，降低网络资源的利用效率.因此，必须要从虚拟化和共享化入手来对其网络容量进行配置，这样，当遇到突发性业务需求时，通过预先制定的调度机制即可在相应分区内进行容量补给，使当地的5G网络资源得到有效调度，而这就需要借助于先进的均衡调度算法，并做好网络容量评估工作.

综上所述，本文对基于5G网的智慧城市移动通信网络的功能定位及其作用进行了分析，可以说，智慧城市的建设是离不开5G网络的，两者之间具备着相互促进的关系，通过对其网络结构与容量配置等问题进行深层次的分析，必将大大推动我国智慧城市的建设进程.

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