石磊

（國家能源集團(tuán)煤焦化有限責(zé)任公司西來峰分公司 內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市 016000）

5G無線網(wǎng)絡(luò)的英文名稱為5th-Generation，屬于第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，從性質(zhì)上來看是4G技術(shù)的一種延伸。5G技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率可以實現(xiàn)1Gbps甚至更高，在移動通信和無線通信系統(tǒng)開發(fā)過程中，5G無線網(wǎng)絡(luò)的融入也面臨著全新挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)通信中，通常都需要依靠人工方式來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署和網(wǎng)絡(luò)運維管理，此過程不僅投入了大量的人力資源，同時也加大了移動通信企業(yè)的運營成本，在一定程度上對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境優(yōu)化帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而在大數(shù)據(jù)技術(shù)迅速發(fā)展的影響下，5G網(wǎng)絡(luò)運營管理效率也得到了明顯提高，提高用戶的個人體驗，使數(shù)據(jù)信息能夠充分發(fā)揮出自身的價值，最終高效地提供優(yōu)質(zhì)移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

1 5G無線網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)類型

1.1 高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

移動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在具體傳輸過程中，利用高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是未來無線通信網(wǎng)絡(luò)的主要發(fā)展方向。目前，國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究人員都對高頻段數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)給予了高度重視。而常見的無線網(wǎng)絡(luò)通信最基本的工作都是保持在3GHz頻率范圍之內(nèi)，這就會在一定程度上減少頻譜資源的使用效率，在此基礎(chǔ)上還能夠降低頻譜資源短缺的緊張壓力，對一些距離較短、傳輸速度較高的通信傳輸起到了一定的支持作用，充分滿足了5G通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸效率和數(shù)據(jù)容量等一系列高性能方面的需求。

1.2 D2D技術(shù)

D2D技術(shù)主要是將信號基站作為中心區(qū)域，使信號能夠覆蓋于每個區(qū)域之間，在蜂窩通信系統(tǒng)中是一種十分常見的組網(wǎng)措施，基站與中基站通常都是保持固定不變的，所以在一定程度上自身的靈活性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都受到了很大約束。而通過在不同類型的通信終端應(yīng)用D2D技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信可以變得更加直接，是當(dāng)前現(xiàn)代化信息傳輸技術(shù)的重要內(nèi)容，在此接入模式中可以應(yīng)用各個區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)件，進(jìn)而實現(xiàn)較為良好的拓展，確保無線通信網(wǎng)絡(luò)的便捷性和穩(wěn)定性，通信連接線路之間可以實現(xiàn)靈活相連。

1.3 新型多天線信號傳輸技術(shù)

通過5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用類型可以得知，多天線技術(shù)的研究十分關(guān)鍵。該技術(shù)經(jīng)歷了長期發(fā)展之后，取得了非常明顯的進(jìn)步，可以明顯提高頻譜的使用效率，與以往相比頻譜的應(yīng)用效率要高出數(shù)十倍。并且將有源天線陣列相關(guān)的基本內(nèi)容融入到了全新的天線傳輸技術(shù)當(dāng)中，天線陣列也從二維模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱巳S模式，可以進(jìn)行協(xié)同控制的天線數(shù)量大大增加，而且還會有效減少不同類型終端之間的信號干擾，伴隨著高頻段頻譜的開發(fā)與應(yīng)用，使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基礎(chǔ)容量大大提高，而且信號覆蓋基本性能變得更加優(yōu)良。

1.4 新型網(wǎng)絡(luò)框架

在當(dāng)前LTE系統(tǒng)中最常應(yīng)用的就是無線網(wǎng)絡(luò)扁平化框架，同時也是一種新型的接入網(wǎng)方式，應(yīng)用此框架可以使大面積的系統(tǒng)延時有效降低，并且后期基地內(nèi)構(gòu)建網(wǎng)和后期無線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本也能夠得到明顯降低。C-RNA接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在5G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中也十分常見，它是一種結(jié)合了集中化信息處理、無線電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面要素的新型無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過C-RNA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以在一定程度上應(yīng)用光傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以在距離較遠(yuǎn)且節(jié)點較為密集的天線陣列之間實現(xiàn)無線信號傳播，建立起集中多個基站節(jié)點的超級服務(wù)站點，覆蓋范圍可以拓展到上百甚至上千平方公里。

2 人工智能為基礎(chǔ)的5G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)技術(shù)與應(yīng)用

在人工智能技術(shù)快速發(fā)展的背景下，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)通常會利用多樣化的創(chuàng)新技術(shù)來提升網(wǎng)絡(luò)運行速度和信息傳輸效率，像上述內(nèi)容所提及的多天線信號傳輸、D2D技術(shù)等等，這些技術(shù)在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中都有所涉及?，F(xiàn)如今，我國無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)時，對于LTE無線網(wǎng)絡(luò)采用的是扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，因為這樣能夠明顯減少運行時所產(chǎn)生的的業(yè)務(wù)時延問題，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運營維護(hù)過程的成本。而且5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采用的是C_RAN架構(gòu)系統(tǒng)，圍繞著集中處理和協(xié)作無線電技術(shù)，實現(xiàn)了綠色接入網(wǎng)架構(gòu)模式。另外，C_RAN接入網(wǎng)可以通過成本較低的高速光傳播網(wǎng)絡(luò)，使信號能夠在超遠(yuǎn)距離的天線和中心節(jié)點之間進(jìn)行傳播。除此之外，此類型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在建立過程中還可以使網(wǎng)絡(luò)基站得到明顯的支持，協(xié)作天線的數(shù)量也會有所增加。

除了以上涉及到的技術(shù)之外，以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，還能夠在其中引用3D-MIMO技術(shù)，并且還能夠明顯減少波束智能賦型的干擾影響，與此同時，通過應(yīng)用高頻段毫米波技術(shù)，可以明顯提高無線網(wǎng)絡(luò)的信號覆蓋范圍和傳輸效率。然而需要留意的是，其中涉及到的3D-MIMO技術(shù)，在實際應(yīng)用中可以通過掌握空間維度，來改善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行過程中的信號接收質(zhì)量，以此來獲得更好的網(wǎng)絡(luò)運行效率。除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)中多媒體技術(shù)類型的不斷增加，使得傳統(tǒng)以基站為中心的運營模式，已無法適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境下的用戶需求，然而在5G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建過程中應(yīng)用D2D技術(shù)，可以依靠不同的基站來擴展網(wǎng)絡(luò)接入渠道，提高短距離的通信信道質(zhì)量，讓信號能夠朝更廣闊的范圍傳輸，在各個終端都能夠?qū)崿F(xiàn)良好的信號覆蓋。

3 人工智能在5G無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的具體應(yīng)用場景分析

5G網(wǎng)絡(luò)在我國于2019年開始正式實施部署。與以往的4G技術(shù)相比，5G技術(shù)可以滿足不同業(yè)務(wù)場景所提出的需求，具備速率高、時延低以及連接較多的特點，并能夠同時支持精準(zhǔn)定位、邊緣計算以及網(wǎng)絡(luò)切片等能力，在這樣一個新需求、新場景以及新特性的背景下，5G網(wǎng)絡(luò)在部署以及運營管理過程中的工作都面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。首先，網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。多個不同頻段4G/5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相協(xié)同，獨立與非獨立組網(wǎng)可以互相共存。其次，與4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，波束管理、物理層設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)切片等新特性的設(shè)計具備更加靈活的特點，而且5G網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)配置非常繁多而且更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工優(yōu)化過程將很難對其進(jìn)行優(yōu)化配置。再有就是5G網(wǎng)絡(luò)對定制化網(wǎng)絡(luò)能力以及升級需求等方面十分迫切。在5G網(wǎng)絡(luò)多樣化業(yè)務(wù)當(dāng)中，以垂直行業(yè)為代表的相關(guān)內(nèi)容對無線網(wǎng)絡(luò)能力提出了更加嚴(yán)格的要求，要求其必須要具備靈活定制的能力。

最后，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的能量和資源利用效率仍然有待提高。通常情況下5G基站耗電量是4G基站耗電量的三倍之多，5G網(wǎng)絡(luò)建立成本也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多出4G網(wǎng)絡(luò)，如何降低網(wǎng)絡(luò)功耗，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率，是當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，這是極其重要的一個問題。

針對以上幾點問題，未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須要積極應(yīng)用數(shù)據(jù)分析以及機器學(xué)習(xí)技術(shù)，來加強5G網(wǎng)絡(luò)的自動化、智能化發(fā)展水平，進(jìn)而降低5G運營網(wǎng)絡(luò)的部署成本、運維成本以及優(yōu)化成本，從根本上提高網(wǎng)絡(luò)能量和網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率，加強網(wǎng)絡(luò)差異化和定制化的服務(wù)能力，使用戶能夠獲得更加良好的體驗。從具體角度分析來看，人工智能技術(shù)主要會從以下幾個方面助推網(wǎng)絡(luò)運營：

3.1 預(yù)測能力

人工智能技術(shù)可以對5G網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)、用戶行為以及業(yè)務(wù)特點進(jìn)行可靠預(yù)測。通過預(yù)測，可以對5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的精細(xì)化管控進(jìn)行優(yōu)化。比如：通過故障預(yù)測、性能預(yù)測等，都可以實現(xiàn)快速且主動地網(wǎng)絡(luò)運維。同時通過業(yè)務(wù)流量預(yù)測，還可以有效支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)能，通過業(yè)務(wù)類別預(yù)測、用戶軌跡預(yù)測以及用戶體驗預(yù)測等方面可以高效實現(xiàn)主動化、精細(xì)化網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度模式，在滿足業(yè)務(wù)體驗保障的基礎(chǔ)之上，還可以使網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率最大化。

3.2 優(yōu)化數(shù)據(jù)驅(qū)動的有效決策方法

從海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中的機器學(xué)習(xí)算法可以對5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中終端之間彼此存在的問題進(jìn)行統(tǒng)一高效地建模。在此基礎(chǔ)上也為探索5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化空間和求解復(fù)雜難度高等問題提供了科學(xué)有效的決策方法。對于一些高維度變量和多目標(biāo)優(yōu)化問題，可以應(yīng)用無線電網(wǎng)絡(luò)來迅速采集不同無線環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)層級協(xié)議、信令、用戶以及相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù)，建立起與機器學(xué)習(xí)模型為表征的網(wǎng)絡(luò)多維參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)端與端之間的性能指標(biāo)，進(jìn)而能夠建立起多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型。配合優(yōu)化之后的搜索算法，來獲取最佳的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置建議，或者是為在線優(yōu)化算法提供更加良好的初始搜索點，加強網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的效率。除此之外，AI技術(shù)也能夠為建模難度較高的聯(lián)合跨層優(yōu)化與網(wǎng)絡(luò)異常檢測分析提供了更加有效的手段。

從AI應(yīng)用無線領(lǐng)域來看，可以從資源和時間兩個角度來劃分控制與管理功能。將其應(yīng)用可以從無線智能化決策所需時間的顆粒度與管控資源顆粒度細(xì)分為以下三大種類：第一類主要是針對小時/天等時間單位的管理優(yōu)化。目前所了解的資源顆粒度可以分為小區(qū)級、基站級以及切片級。此類技術(shù)的應(yīng)用主要針對的還有5G網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)要求，其中具體包括：網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化配置、網(wǎng)絡(luò)故障管理以及小區(qū)級電線波束參數(shù)優(yōu)化等內(nèi)容。

第二類相比于第一類顆粒度資源范圍，顆粒度會更細(xì)一些，通常都是主要面對解決載波級別用戶的控制面，和用戶面無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題，實現(xiàn)業(yè)務(wù)體驗優(yōu)化、負(fù)載平衡以及干擾管理等多方面業(yè)務(wù)。

第三類更具有一定的實時性，通常都是以毫秒級別來劃分的，主要處理的是空口傳輸?shù)腁I應(yīng)用問題，比如圍繞機器學(xué)習(xí)和用戶調(diào)度強化學(xué)習(xí)以及智能化鏈路自適應(yīng)編碼方案挑選等內(nèi)容。

另外，從實際情況來看，業(yè)界目前對AI在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的應(yīng)用研究越來越多，同時產(chǎn)業(yè)界在重點用例方面已經(jīng)達(dá)成了一定的共識，為實現(xiàn)以上典型應(yīng)用場景提供了關(guān)鍵支持。

4 圍繞人工智能技術(shù)的5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化具體措施

伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，5G技術(shù)為人民群眾提供了可靠性高、傳輸效率快的優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)服務(wù)，使廣大用戶能夠在流暢媒體環(huán)境中盡情享受。從另外一種角度分析來看，5G技術(shù)具備靈活性和全面性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以根據(jù)用戶的不同需求來進(jìn)行組網(wǎng)和拓展，具體覆蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及醫(yī)療服務(wù)等相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域。

而從人工智能角度來看，5G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃與優(yōu)化的具體措施有以下幾點：

4.1 遵循因地制宜的原則

在當(dāng)前智慧城市建設(shè)發(fā)展過程中，需要始終遵循以人為本的原則，充分探索人民群眾的潛在需求，從而能夠在最大程度上發(fā)揮出應(yīng)有的價值。在此促進(jìn)作用下，5G無線網(wǎng)絡(luò)在實際建設(shè)過程中就可以得到科學(xué)規(guī)劃與優(yōu)化，為智慧城市建設(shè)提供有力支持，帶給人們更加便捷舒適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在針對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行具體規(guī)劃時，可以分析用戶流量和數(shù)量費用兩個方面，整合所有用戶所提出的要求，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。在具體規(guī)劃和控制環(huán)節(jié)中，可以將集約統(tǒng)籌類網(wǎng)絡(luò)框架作為切入點，不斷優(yōu)化通信基站質(zhì)量，確?；揪W(wǎng)絡(luò)信號能夠?qū)崿F(xiàn)實時共享，為無線信號傳輸提供便捷條件。此外，還要重點關(guān)注鄉(xiāng)村地區(qū)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃發(fā)展進(jìn)程，這樣才可以實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全面惠民便民，擴大5G無線網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋面積，凸顯出服務(wù)優(yōu)先的重要理念。

4.2 做好信息防護(hù)規(guī)劃

現(xiàn)如今，市場環(huán)境中出現(xiàn)了大量的智能化終端，并且應(yīng)用范圍十分廣泛，無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)流量也在這樣的應(yīng)用環(huán)境下呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢。同時，網(wǎng)絡(luò)基本性能不僅可以通過密集型的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來實現(xiàn)優(yōu)化，還可以在整體方面提升5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積，對其中存在的業(yè)務(wù)進(jìn)行分流處理，使網(wǎng)絡(luò)基本部署能夠得到穩(wěn)定提升，強化5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程中的靈活性。所以，加快智慧型城市5G信息傳播效率，對其進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃與優(yōu)化，將信息數(shù)據(jù)的安全性作為中心工作任務(wù)，強化各種防護(hù)措施，以此來規(guī)避網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的各種惡意攻擊，構(gòu)建科學(xué)完善的網(wǎng)絡(luò)體系。于此同時，在靈活應(yīng)用安全技術(shù)過程中，還需要從數(shù)據(jù)角度進(jìn)行分析，在應(yīng)急處理和運行等各個方面，建立起全方位的安全防御體系，尤其是在運行方式偏向于多元化的當(dāng)前環(huán)境中，必須要確保5G無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境布局的安全性。

4.3 城市整體規(guī)劃

現(xiàn)如今，在新媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用的背景下，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和移動數(shù)據(jù)也在其發(fā)展過程中發(fā)生著相應(yīng)的改變，通信網(wǎng)絡(luò)成為了其中不可或缺的支撐橋梁。所以在5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，需要重點關(guān)注城市規(guī)劃建設(shè)，確保5G無線網(wǎng)絡(luò)能夠為整個城市建設(shè)帶來全新形態(tài)，在智慧型城市建設(shè)過程中，還要對其5G系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)布局。這樣才可以使5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智慧型城市建設(shè)過程中發(fā)揮出應(yīng)有的優(yōu)勢。5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具體規(guī)劃如圖1所示。

圖1：5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化

5 結(jié)束語

綜上所述，5G技術(shù)呈現(xiàn)出明顯的多元化發(fā)展趨勢，在各種類型智能化終端的應(yīng)用下，移動流量數(shù)據(jù)也在快速增長。而對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入規(guī)劃和優(yōu)化，則需要結(jié)合當(dāng)前信息發(fā)展的實際背景，加強城市信息建設(shè)的綜合水平和能力，最終在最短時間內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字化規(guī)劃布局，為智慧型城市發(fā)展提供基礎(chǔ)力量。