盧 銀，雷 碩

（湖北郵電規(guī)劃設計有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引 言

當代科技高速發(fā)展，5G通信系統(tǒng)的信息傳播速度及安全性均顯著提升，人們對于網(wǎng)絡也就提出了更多、更高以及更具體的要求。相對于既往的4G技術，5G技術的容量更高，頻譜效率和能耗也得到了顯著改善，因此可以將5G技術作為物聯(lián)網(wǎng)技術與信息化技術的發(fā)展動力，也就更有利于強化網(wǎng)絡建設。與此同時，智慧城市的建設已經(jīng)受到廣泛關注，合理的智慧城市建設成果有利于提升人們的生活水平，而將5G技術應用于智慧城市的建設中可以起到較好的應用效果。由此可見，針對5G移動通信系統(tǒng)在智慧城市中的網(wǎng)絡建設策略進行分析具有重要意義。

1 5G移動通信系統(tǒng)

1.1 優(yōu) 勢

5G技術是以4G技術為基礎進行發(fā)展的一項新型無線通信技術，優(yōu)勢較為顯著，如成本費用低、無線覆蓋能力強、數(shù)據(jù)傳輸速度快以及兼容性良好等，但是根據(jù)當代人們對于5G技術的需求來看，其中能夠呈現(xiàn)出的最大優(yōu)勢為數(shù)據(jù)傳輸速度快。從實際上來看，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч约八俣葮O易受到各方面因素的影響，特別是周邊的環(huán)境、設備、障礙物等。既往1G、2G、3G、4G的通信信號穿透能力均較為薄弱，甚至只要存在障礙物，便導致傳輸效果受到嚴重影響。與此同時，其中也存在數(shù)據(jù)發(fā)射器質量不良的情況，因此即使同一地區(qū)、同一環(huán)境的狀態(tài)下，不同用戶的應用體驗也存在差異。此外，當代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中系統(tǒng)兼容性不足的問題尚未得到有效解決，互聯(lián)網(wǎng)技術的高效發(fā)展仍然極易受到限制。而隨著5G時代的到來，一直以來存在的兼容性不足情況可以得到有效改善，且各項因素導致數(shù)據(jù)傳輸受到的干擾也可逐漸得到緩解。5G技術不僅可以更加有效地穿透障礙物，還可適配更多設備型號，數(shù)據(jù)傳輸過程受到的影響較小，互聯(lián)網(wǎng)技術的高效發(fā)展受到的限制更少，也就更能夠為智慧城市的網(wǎng)絡建設提供基礎。

1.2 關鍵技術

1.2.1 高頻段傳輸

傳統(tǒng)模式的移動通信工作通常將頻段集中于3 GHz以下，導致頻譜資源較為緊張，而高頻段的頻譜資源仍然豐富，若對其進行合理應用，則必然可以充分緩解當前頻譜資源緊缺的情況，同時還可提升短距離的通信速度，并為5G容量的提升以及傳輸速率的優(yōu)化提供基礎。從實際上來看，在5G技術發(fā)展過程中，高頻段傳輸已經(jīng)獲得了高度關注，因為其中能夠呈現(xiàn)出天線增益較高、天線設備小型化以及帶寬充裕等多方面優(yōu)勢，所以其中的應用價值同樣較高。但與此同時，其中也存在易受氣候影響、穿透能力薄弱、繞射能力不足、傳輸距離較短等不足之處。

1.2.2 新型多天線傳輸

多天線技術屬于當代5G技術中的重點研究項目，在其中應用有源天線陣列，基站方面可為128根天線的同步運行提供基礎，且原本的2D天線陣列可以發(fā)展成為3D模式，從而構成全新的三維多輸入多輸出（3D-Multiple-Input Multiple-Output，3D-MIMO）技術，不僅有利于減少用戶間的干擾，而且無線信號的覆蓋性能也可得到優(yōu)化，大幅度提升信息傳輸效率[1]。

1.2.3 同時同頻全雙工

同時同頻全雙工技術是一項受到諸多關注的技術，通過應用該項技術，同一頻譜中的信號發(fā)射效果及接收效果更加良好，相對于傳統(tǒng)的雙工方式，從理論角度來看，空口頻譜效率至少提升1倍，并且傳統(tǒng)雙工方式中的頻譜資源應用限制得以突破，頻譜資源應用模式靈活性更高，同時其中能夠呈現(xiàn)出更加強大的抗干擾能力。但如果處于多天線或是多組網(wǎng)的狀態(tài)中，則同時同頻全雙工技術的應用難度較大。

1.2.4 D2D技術

傳統(tǒng)模式的蜂窩通信系統(tǒng)組網(wǎng)模式需要將基站作為中心，但是因為基站以及中繼站均不可移動，所以網(wǎng)絡結構的靈活性必然受到限制，而在無線多媒體業(yè)務持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)下，傳統(tǒng)上將基站作為中心的模式已經(jīng)逐漸被D2D技術所取代。應用D2D技術的過程中不需要應用基站，即可直接實現(xiàn)通信終端的連接，使網(wǎng)絡連接方式以及接入方式得以拓展。并且因為D2D技術具有低功耗、低時延、高傳輸速率的特點，所以可以高效應用頻譜資源，網(wǎng)絡架構方式以及連接方式也更加靈活，網(wǎng)絡應用的可靠性也就更高[2]。

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2 智慧城市網(wǎng)絡架構分析

一般來說，可以在智慧城市中應用的通信網(wǎng)絡結構主要可被分為感知網(wǎng)絡、匯聚網(wǎng)絡以及無線網(wǎng)絡3個部分。

2.1 感知網(wǎng)絡

感知網(wǎng)絡可以分為“動態(tài)”和“靜態(tài)”兩個類型，網(wǎng)絡則由各傳感器節(jié)點共同組成。應用靜態(tài)感知網(wǎng)絡需要首先進行合理的網(wǎng)絡布設，并將網(wǎng)絡置于專門的傳輸區(qū)域，再借助節(jié)點構成傳輸路徑。感知網(wǎng)絡相關的技術包括3項，具體如表1所示。

表1 感知網(wǎng)絡相關技術

2.2 匯聚網(wǎng)絡

匯聚網(wǎng)絡需要借助交換機多個接口實現(xiàn)連接，并逐漸構成主干路，與此同時，匯聚網(wǎng)絡可以在各個線路網(wǎng)絡之間保持均勻的負載狀態(tài)，以保障冗余鏈路的持續(xù)提供。從實際上來看，匯聚網(wǎng)絡可以體現(xiàn)出的重要優(yōu)勢為可在感知網(wǎng)絡中作為遠程數(shù)據(jù)傳輸過程中的中繼節(jié)點，能夠為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的接入提供基礎，之后需要借助無線網(wǎng)絡將感知數(shù)據(jù)傳輸至各應用平臺。根據(jù)蜂窩通信網(wǎng)絡中既定的通信標準，移動終端需要采用感知網(wǎng)絡通信以及通信協(xié)議的方式獲取感知數(shù)據(jù)，同時還需以互聯(lián)網(wǎng)ID協(xié)議為基礎開展數(shù)據(jù)封裝工作，由此在智慧城市的網(wǎng)絡建設工作中使網(wǎng)絡得到有效擴展[3]。匯聚網(wǎng)絡中包含集中式和分布式兩種組網(wǎng)形式，后者在低級終端向更高級終端傳輸信息時易出現(xiàn)延時情況，而前者以感知網(wǎng)絡層為基礎構建終端節(jié)點，并為后續(xù)的功率控制以及資源分配等工作環(huán)節(jié)奠定基礎。

2.3 無線網(wǎng)絡

無線網(wǎng)絡借助數(shù)個基站節(jié)點方可接入到網(wǎng)絡中，且期間的各個節(jié)點均可相互開展合作。而應用無線網(wǎng)絡可促使匯聚網(wǎng)絡方面的多項業(yè)務數(shù)據(jù)向互聯(lián)網(wǎng)中傳輸，且傳輸效果更加良好。此外，無線網(wǎng)絡基站之間也可以應用網(wǎng)絡在當前的狀態(tài)預測未來狀態(tài)，網(wǎng)絡資源的配置可以得到進一步優(yōu)化，網(wǎng)絡狀態(tài)得到改善，其中存在的故障也就可以快速恢復，且網(wǎng)絡在運行過程中產(chǎn)生的成本也能夠大幅度下降。但從實際上來看，受到多方面不良因素的影響，當前我國無線接入網(wǎng)絡的傳輸速率及質量均具有較大的提升空間，但是通過充分應用物聯(lián)網(wǎng)技術以及大數(shù)據(jù)技術等各項先進技術，智慧城市的建設和發(fā)展效果必將越來越好，相應的網(wǎng)絡通信質量也必然能夠得到顯著改善[4]。

3 以5G技術為基礎的智慧城市移動通信系統(tǒng)建設措施

3.1 核心及中心集合模式的融合

核心及中心集合的模式在網(wǎng)絡規(guī)劃中占據(jù)重要地位，如果僅采用傳統(tǒng)模式針對5G網(wǎng)絡開展規(guī)劃工作，則規(guī)劃結果難以滿足相關建設要求，所以應該根據(jù)層次分析結果，將全部的5G網(wǎng)絡規(guī)劃內容進行整合。在層次分析工作的過程中，5G網(wǎng)絡一般分為3個層次，分別是轉發(fā)、控制以及接入。因此，只有重新構建網(wǎng)絡結構才可保障5G網(wǎng)絡中的無線資源得到充分利用及合理整合。以此為基礎，建設智慧城市的過程中需要進一步優(yōu)化整體規(guī)劃工作，并以當?shù)貙嶋H情況為基礎，了解無線傳播模型的具體情況，并優(yōu)化業(yè)務規(guī)劃內容。需要注意的是，構建智慧城市的過程中，必須針對5G網(wǎng)絡的應用予以充分重視，以不同的場景特點為根據(jù)，選擇各自適宜的基礎設施，以保障5G網(wǎng)絡的應用可以滿足各項業(yè)務發(fā)展需求[5]。

3.2 構建海綿式網(wǎng)絡

應用海綿式的發(fā)展模式可以緩解當前實際業(yè)務水平與群眾需求之間持續(xù)存在的矛盾。因為以5G技術為基礎規(guī)劃和建設智慧城市中的移動通信系統(tǒng)時內容較為復雜，所以必須從多個角度出發(fā)進行綜合考慮，并且從實際上來看，網(wǎng)絡容量配置能夠受到的影響較多，所以如果僅應用靜態(tài)網(wǎng)絡模式，則不僅會增加應用成本，而且網(wǎng)絡資源的利用率也難以提升。而采用共享化和虛擬化的模式，網(wǎng)絡容量配置管理水平大幅度提升，即使業(yè)務需求內容存在一定的突發(fā)性特點，也能夠得到較好地滿足。因此，從總體上來看，針對5G網(wǎng)絡資源采用合理的調度措施，有利于更加科學地評估和管理網(wǎng)絡容量。

3.3 綜合應用關鍵技術

智慧城市網(wǎng)絡架構系統(tǒng)的主要功能即為向遠端傳輸感知層數(shù)據(jù)以及業(yè)務數(shù)據(jù)，用戶能夠以此獲得清晰、穩(wěn)定的網(wǎng)絡傳輸信號，并且傳輸質量更高、效果更好。當前地組網(wǎng)方式包括集中式和分布式兩種，合理應用組網(wǎng)方式有利于提升5G網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體建設水平，也就可以更加合理地優(yōu)化社會關系的感知情況、信任管理情況等[6]。

3.3.1 社會關系感知技術

以智慧城市建設過程中的移動網(wǎng)絡基本原理為基礎，確認終端節(jié)點的活躍度以及重要程度，以一個節(jié)點的實際情況為依據(jù)，確認節(jié)點間存在的社會關系，還需合理應用這一社會關系促使數(shù)據(jù)信息的轉發(fā)效果得到提升。另外，在各個網(wǎng)絡階段中，不同狀態(tài)下的信息受到不同的影響，所以可以采用全局監(jiān)測的模式，獲取其中的影響情況，并掌握社區(qū)機構的整體應用效果，從而了解節(jié)點實時的數(shù)據(jù)轉發(fā)情況。與此同時，還可針對其中各方面進行合理調整，以優(yōu)化網(wǎng)絡性能，提升節(jié)點的數(shù)據(jù)轉化能力。

3.3.2 信任管理

如果無線網(wǎng)絡的節(jié)點在移動狀態(tài)下，則可能導致節(jié)點鏈路發(fā)生斷裂，為了解決該情況，需要應用中繼站優(yōu)化通信通路中的不良情況。在轉發(fā)匯聚網(wǎng)絡數(shù)據(jù)時，需要數(shù)個節(jié)點共同為其提供支持，但實際上轉化過程易受到多項因素的不良影響，如網(wǎng)絡通信質量和社會關系強度等。受到各方面因素影響時，節(jié)點之間能夠出現(xiàn)協(xié)作效果極差甚至不協(xié)作的情況，也就需要根據(jù)相關工作要求，合理處理數(shù)據(jù)轉發(fā)時的節(jié)點緩存不足問題。而如果存在設備故障，則應及時明確設備故障位置，并及時修復，以避免節(jié)點社會關系不足導致節(jié)點間的合作效果不能有效發(fā)揮。因此需要構建起以5G網(wǎng)絡為基礎的通信系統(tǒng)，并且完善中繼站關系評估工作，確認其當前運行狀態(tài)以及既往運行情況，保障節(jié)點間社會關系良好，同時需要收集其中的交互信息，以開展細致的分析工作[7]。

3.3.3 可靠性保障

匯聚網(wǎng)絡節(jié)點需要采用分布式通信的方式開展處理工作，應用頻譜資源控制終端發(fā)射功率，同時提升通信網(wǎng)絡容量，再開啟復用模式，即能夠有效優(yōu)化終端鏈路及基站間存在的干擾現(xiàn)象。在構建以5G技術為基礎的智慧城市移動通信系統(tǒng)時，必須從多個不同的角度出發(fā)，考慮各方面影響因素，以能夠為智慧城市網(wǎng)絡建設的效果起到保障作用。

4 結 論

在針對智慧城市開展基礎設施建設工作時，保障5G移動通信網(wǎng)絡的合理落實十分重要，所以落實5G移動通信網(wǎng)絡系統(tǒng)時必須首先開展科學合理的規(guī)劃，且規(guī)劃過程必須具有良好的前瞻性，以避免后續(xù)智慧城市的建設和發(fā)展受到影響。從總體上來看，以5G技術為基礎建設智慧城市移動通信系統(tǒng)時，需要融合核心及中心集合模式，同時構建海綿式網(wǎng)絡，并綜合應用各項關鍵技術，以優(yōu)化5G移動通信系統(tǒng)的構建，并將其合理應用于智慧城市的網(wǎng)絡建設工作中。