基于5G 时代广域融合物联网的智慧城市建设

吴鉴平

（中通服建设有限公司，广东 佛山 528000）

0 引言

建设智慧城市的重点在于有效融合大数据、物联网技术和信息技术，在满足城市信息化、智能化发展基础上为人民提供便利、智能的生活环境，提升人民的生活质量。5G 时代发展背景下广域融合物联网技术受到社会的广泛关注，该技术有助于推动城市智能化治理水平提升，完善城市发展建设。因此研究此项课题具有十分重要的意义。

1 智慧城市建设总框架

1.1 场景层

在智慧城市建设中主要是将计算机、现代信息技术有效连接，城市管理可借助大数据与云计算等实现科学化的管理与分析，确保管理制度更加优化合理。近年来，智慧城市的出现为城市发展带来新的机遇，进一步提升城市的数字化建设水平。移动通信技术广域融入物联网场景对实现不同区域的通信有着积极的促进意义。根据用户的不同可将其分为不同的结构层，将其统称为用户领域。分为决策用户、企业用户和公众用户3 种。决策用户一般指城市管理者，包括政府和城市规划部门等。获得智慧城市服务的企业统一称为企业用户，而对智慧化城市服务有相关需求的用户则称为公众用户。在运营控制领域中，在保证网络实体、法律一致性的同时，还应确保内容的合规性。对于资源交换区来说，其建设重点在于保障智慧城市实现广域融合物联网系统的有效衔接。5G 时代加速了城市发展速度，为建设智慧城市提供了新的机遇和保障。运用移动通信技术和城市发展相融合，为城市居民生活质量、生活水平的提升提供支持和帮助。使其能够享受更多智慧化服务。智慧城市发展历程如表1 所示。

表1 智慧城市发展历程

1.2 数据层

数据层主要包括了智慧城市的所有数据信息，智慧城市的总体架构分为数据分析、数据清理以及数据交换共享层。智能数据层包括计算、存储等功能，可实现政府与工业所需要的数据信息与服务。在数字化清理方面，当出现错误词汇或者有同义相近词汇时，可在第一时间予以识别，并做出有效判断。在此过程中主要是根据名称的相似性进行全面判别。通常情况下，具有相似性的区域存在于大型数据程序中。网络外部用户代表是政府和企业单位，除此之外，还包括普通民众。

1.3 硬件层

在智慧城市广域融合物联网技术中，5G 技术拥有较为广泛的应用。两者的结合更具时代特性，是互联网飞速发展的重要体现，对城市建设与可持续发展具有重要的影响。利用5G 技术，网络系统在实现数据采集后，可立即将其上传至云端，展开全面分析与处理。在智慧城市硬件层的建设上，5G 技术具有良好的应用性。而对于硬件层来说是智慧城市建设中必不可少的环节之一，对照明系统的智能化、智慧化管理有着积极的意义，通过分析行人出行情况和车辆运行集中时间段进行灯光的自动化调整，达到城市智慧化管理的目的。以广东省某市为例，该市在智慧城市建设中采用了智能路灯（图1），实现了路灯的精准控制。在应用过程中，该系统利用5G 网络和其他层次智能管理系统，根据交通流量设定具体开关时间，采取自动化、无人干预式的场景切换，提高智能应用效果。该市的交通高峰时段为晚上的21：00—22：00，因此在该时段内照明灯的照明度不仅不会发生改变，而且会保持最大亮度。交通平稳期为22：00—2：00，对照明需求较少，此时的照明亮度自动转为65%～70%。由于交通自由时段的车流量较小，因此，照明灯的亮度会根据情况调到30%以下，路面仅需有光线即可，达到节能环保的目的，与此同时，该市利用集中控制的方式对照明灯展开统一化管理。安装相应的智能集成网区分智能灯管，在满足可视化管理的同时，对照明灯展开分区、分组管理。对于可视化管理来说，主要是根据智能终端的特性，加强照明灯的有效控制，随时了解和掌握照明灯的具体工作情况，为后续的维护与管理提供支持。在分区控制方面一般以安装智能控制装置为主，实现不同区域与路段的灵活控制。分场景控制则能够实现不同街区的照明灯控制，以场景自由切换的形式进行单灯、双灯合理控制，达到供电要求。

图1 智能路灯

2 5G 时代广域融合物联网在智慧城市建设中的应用

2.1 应用场景

网络切片作为5G 技术中重要技术之一，以切片技术的形式进行虚拟化处理，形成多个端到端的网络，网络功能的差异性可满足不同的服务要求。核心网络的优势在于以切片技术实现隔离，却被业务顺利开展。在技术上确保网络切片得以实现。在网络切片的基础上，运营商可将业务扩展到物联网行业，达到万物互联互通的效果。利用5G 切片技术在端到端逻辑专用网有着显著的优势，采取灵活搭配的方式，得到物理资源与网元功能的配合。除此之外，5G 技术中的多接入边缘计算可实现核心网业务和内容的融合，并通过逐步靠近终端用户网络边缘，最大程度减少延时性和网络负荷，显著提升数据的可靠性与有效性。在确保数据安全的基础上达到城市感知层数据的动态交互、实时交互。利用5G 技术中的多接入边缘计算技术可在医疗、交通、城市建设等方面具有良好的应用，并为其提供技术支持，有效降低技术成本和维护成本[1]。

2.2 智慧交通

智慧城市建设中对交通建设要求较高，利用不同类型的传感器实现数据的全方位采集，5G 技术拥有低时延、大连接的特点，能够提高信息的交互效率。智慧交通建设如图2 所示，在实现城市交通的智能化管理、实现车和车、车和人的动态数据信息交互过程中，助力交通参与者依据危险预警、安全提示等数据变化做出合理判断，并制定科学的线路。确保交通系统稳定、可靠运行，为交通参与者提高智能化交通体验。自动驾驶离不开5G 技术中的低时延性，只需借助传感器即可随时感知不同方位的驾驶环境，将传感器信息上传至云端后，驾驶指令也将在第一件传输到汽车终端，为驾驶员提供信息支持。自动驾驶汽车无须安装数据处理设备即可获得实时的路况信息，并根据路况信息合理选择路线，确保驾驶的安全性，具有良好的应用前景[2]。

图2 智慧交通建设

2.3 智慧医疗

5G 技术的应用可为智慧医疗系统建设提供支持，利用海量的数据资源库实现医疗数据的实时共享、远程诊疗，甚至可以实现远程手术的功能。以远程手术的方式能够有效解决医疗资源分布不均以及看病难、看病贵的问题，提高整体医疗质量和水平。以广东省某市为例，该市智慧医疗建设采用了移动查房功能，以某科室3 间住院病房作为实验对象。对患者数据信息采集准确率、患者问题处理时间以及数据交互时间进行观察，得出智慧医疗移动查房数据如表2 所示。

表2 智慧医疗移动查房数据

2.4 智慧电网

作为城市公共基础设施建设的重要组成部分，城市的可持续发展离不得电网的可靠、安全运行。智慧城市中5G 技术的应用可实现电网智慧化建设（图3）和管理，对于5G 技术来说，将其和物联网技术有机融合在一起，通过构建通信、计算和决策相融合，并形成统一化的智慧电网系统，有助于提高城市用电的可靠性。一方面，借助物联网技术对不同频率地区的数据予以科学化采集，在获得相应数据信息后统一发送至电网系统中，依据城市区域用电量以及用电频率展开电网的智能化、智慧化建设，保证电源稳定、持续供应。另一方面，采取5G 技术进一步优化电网作业方法，帮助各领域、各行业依据业务需求建设符合自身实际情况的行业专网，以线上业务不断提高电力配置效率。除此之外，在智能电网安装方面，5G 技术的应用可降低停机意外事故的可能性，不断优化电网性能，保障城市居民的生活质量[3]。

图3 智慧电网建设

2.5 智慧家居

智慧城市建设包括智慧家居，5G 技术应用场景下可帮助人们以远程操作的方式控制手机终端。采集的信息经过处理后在5G 网络传感器的支持下通过智能家居技术系统处理，为用户提供方便、智能的家居服务，便利人们生活。例如，在智慧照明系统中运用物联网感知层以及5G 技术可逐步优化照明系统达到节约电能的目的。智慧安防系统则是通过高清视频监控的方式对面部进行识别，当出现异常情况时即可远程防盗、远程报警[4]。图4 为智慧家居服务。

图4 智慧家居服务

2.6 智慧教育

VR、AR 技术的发展让智慧教育建设（图5）过程中可将数据上传至云端，为学生营造身临其境的学习环境，突破时间和空间的限制，实现优质教育资源的共享。5G 技术和物联网技术的融合，在打造智慧校园方面也有着良好的表现，运用大数据、云计算等现代化信息技术随时掌握学生的学习、生活动态，教师利用数据信息系统分析学生的学习情况，进一步了解学生的行为动向以及兴趣爱好等特点，从而方便学校管理。在5G 网络的帮助下，教师将顺利开展信息化教学，融合网络资源、平台教学模式，逐步提高教学质量的同时，为社会培养高质量、高水平的专业人才[5]。

图5 智慧教育建设

3 结语

总而言之，基于5G 背景在智慧城市建设中广域融合物联网技术具有重要的促进意义，是加快城市发展建设的重要因素和手段。现代化的智慧城市建设由交通、医疗以及家居等方面构成，为确保5G 技术与物联网技术可有效、充分地在智慧城市建设中发挥重要作用，应从城市发展需求、发展目标等角度出发，明确智慧城市建设的总体框架和内容，并以此为基础实现智慧城市的数字化、智能化管理。在节约能源、资源的同时有效降低城市发展建设投入成本，为经济社会的可持续发展奠定良好的基础。