王 顯，鄭碩超，高 衡

（三維通信股份有限公司，浙江 杭州 310053）

0 引 言

目前，我國數(shù)字化城市正在朝著多元化方向發(fā)展，逐步實現(xiàn)區(qū)域一體化。在未來數(shù)字化城市建設(shè)中，信息化建設(shè)仍然是重點內(nèi)容，需做好5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部署。加強通信基礎(chǔ)建設(shè)，做好5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化，能夠有效發(fā)揮5G 網(wǎng)絡(luò)的作用，推動數(shù)字化城市建設(shè)。

1 未來數(shù)字化城市建設(shè)需求

未來數(shù)字化城市建設(shè)需求主要包括以下幾點。

第一，傳統(tǒng)場景需求。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，公眾通信服務(wù)始終是基本需求，而5G 網(wǎng)絡(luò)可以有效滿足家庭、個人、企業(yè)辦公等一般通信需求。

第二，現(xiàn)代服務(wù)場景需求?；诂F(xiàn)代理念構(gòu)建新型基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)，進行統(tǒng)一設(shè)計規(guī)劃。將產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商業(yè)樓等作為載體，完善服務(wù)配套設(shè)施，在區(qū)域空間提高科研創(chuàng)新、信息服務(wù)等現(xiàn)代服務(wù)能力。

第三，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景需求。未來數(shù)字化城市建設(shè)中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要從產(chǎn)業(yè)研發(fā)、數(shù)字化制造等方面入手，以5G 網(wǎng)絡(luò)作為支撐，基于數(shù)據(jù)流和關(guān)鍵制造數(shù)字化等技術(shù)，建設(shè)數(shù)字化工廠，提高數(shù)字化制造水平。在此基礎(chǔ)上，可以吸引更多前沿產(chǎn)業(yè)聚集，形成更具競爭力的創(chuàng)新前沿產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈[1]。

第四，未來數(shù)字化城市需滿足相應(yīng)的場景需求。場景需求主要體現(xiàn)在數(shù)字交通、數(shù)字政務(wù)、數(shù)字社區(qū)以及數(shù)字教育等方面，具體如表1 所示。

表1 未來數(shù)字化城市的場景需求

2 基于未來數(shù)字化城市的5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化

2.1 空間同步規(guī)劃

5G 網(wǎng)絡(luò)是未來數(shù)字化城市建設(shè)的基礎(chǔ)，其在城市中的覆蓋密度是確保城市各區(qū)域智能化和自動化技術(shù)分布效果的關(guān)鍵，能夠有效幫助數(shù)字化城市各區(qū)域形成智慧管理網(wǎng)絡(luò)。因此，5G 網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃應(yīng)與未來數(shù)字化城市空間區(qū)域布局同步，確保5G 基礎(chǔ)設(shè)施和城市空間布局之間的協(xié)調(diào)性，既能發(fā)揮5G 基礎(chǔ)設(shè)施的重要作用，又能提高城市美觀性。未來數(shù)字化城市規(guī)劃建設(shè)過程中，可根據(jù)5G 網(wǎng)絡(luò)部署要求，通過優(yōu)化5G 網(wǎng)絡(luò)空間布局，規(guī)劃設(shè)計城市空間布局，優(yōu)化城市建設(shè)，營造和諧的區(qū)域外觀，集中各類城市資源[2]。在樓宇、街道等空間設(shè)計過程中，同樣考慮5G 網(wǎng)絡(luò)空間部署，關(guān)注建筑樓頂空間、承載力、管道以及管線預(yù)留等問題，確保5G 網(wǎng)絡(luò)在城市建設(shè)中發(fā)揮基礎(chǔ)作用。

2.2 層次網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

未來數(shù)字化城市的建設(shè)需要應(yīng)用大量智能技術(shù)，促進5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)多層次網(wǎng)絡(luò)體系。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模式與未來5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不適應(yīng)，因此需要利用層次分析法進一步優(yōu)化5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，通過訪問、轉(zhuǎn)發(fā)及控制3 個層面全面細(xì)化設(shè)計，形成5G 網(wǎng)絡(luò)體系，提高5G 網(wǎng)絡(luò)資源利用效率，提高無線接入控制效果。訪問層面規(guī)劃設(shè)計中，無線接入設(shè)備和5G 信號基站等作為5G 網(wǎng)絡(luò)入網(wǎng)接口，在城市各空間內(nèi)分布，如建筑屋頂、地下空間、地面空間等。利用超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，確保接入網(wǎng)絡(luò)信號穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)發(fā)層面規(guī)劃設(shè)計中，重點在于設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸方案，提高數(shù)據(jù)傳輸效率?；诔鞘锌臻g規(guī)劃，做好網(wǎng)絡(luò)分布式布局，改進5G 網(wǎng)絡(luò)流量功能，提高終端路由的靈活性?？刂茖用嬉?guī)劃設(shè)計中，主要開展5G 網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)工作，協(xié)調(diào)5G 無線資源，集中控制和管理5G 網(wǎng)絡(luò)各項功能。同時，利用自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)平面控制的智能化和自動化。

5G 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍較廣，涉及的通信業(yè)務(wù)相對繁雜，促使5G 網(wǎng)絡(luò)向多樣化結(jié)構(gòu)發(fā)展。因此，在未來數(shù)字化城市建設(shè)過程中，必須充分分析和全面考慮5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案，防止在5G 網(wǎng)絡(luò)使用期間出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量配置不合理問題。利用靜態(tài)分析配置法，適當(dāng)優(yōu)化5G 網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)容量配置中，使用虛擬化技術(shù)、共享化技術(shù)等，分區(qū)域補給容量，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量的平衡分布，提高數(shù)據(jù)傳輸效率和資源利用效率[3]。

2.3 特殊區(qū)域規(guī)劃

未來數(shù)字化城市中，既要實現(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)全面銜接，又要實現(xiàn)城市空間網(wǎng)格中5G 網(wǎng)絡(luò)全面深化覆蓋。特殊區(qū)域網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是5G 網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字化城市中的規(guī)劃重點。特殊區(qū)域主要包括室內(nèi)和地下區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。不少5G 應(yīng)用場景會在室內(nèi)發(fā)生，科學(xué)規(guī)劃室內(nèi)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)是城市規(guī)劃發(fā)展的重點。該過程中，需重點關(guān)注5G 信號室內(nèi)與室外間的全面覆蓋需求，確保5G 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋深度。5G 網(wǎng)絡(luò)室分技術(shù)逐漸向有源數(shù)字化方向發(fā)展。雖然無源室分技術(shù)目前得到了廣泛應(yīng)用，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其將逐漸被有源室分技術(shù)取代。因此，需要做好有源室分技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃，保證技術(shù)更替的平緩性。

2.4 塔城融合規(guī)劃

為保證5G 網(wǎng)絡(luò)運行優(yōu)勢，必須嚴(yán)格控制基站鋪設(shè)密度，確保其在城市區(qū)域內(nèi)全面覆蓋，充分發(fā)揮城市各項功能模塊的作用。5G 基站鋪設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)遵循協(xié)同原則，形成室內(nèi)外協(xié)同、宏微站協(xié)同、高低站協(xié)同布局，建設(shè)多層次網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。宏觀上，廣泛覆蓋主要基站，深度覆蓋小微基站，高密度鋪設(shè)小微基站，利用多功能信息桿實現(xiàn)這些功能，從而形成信號塔。在城市中，若大規(guī)模布設(shè)信號塔，將會影響城市的美觀性，因此在規(guī)劃優(yōu)化中促進塔城融合至關(guān)重要。

應(yīng)用塔城融合規(guī)劃模式有效融合城市外觀與5G基站，并借助科學(xué)化的市政設(shè)計實現(xiàn)5G 基站與城市建筑的協(xié)調(diào)，再應(yīng)用協(xié)同設(shè)計方式真正做到5G 基站融合于城市景觀，以提升數(shù)字化城市美觀性。為實現(xiàn)這一效果，需要適當(dāng)調(diào)整5G 基站的外觀特征，使其接近周邊環(huán)境特點，減少視覺沖擊。目前，在塔城融合探索中，已經(jīng)出現(xiàn)融合塔、天線倉等設(shè)施，還有改變5G 基站外形，使用裝飾品等方式。融合塔是將5G基站信號塔與建筑融合，使其成為建筑的一部分，構(gòu)建和諧統(tǒng)一的整體。天線倉主要是改造5G 基站，形成裝載天線的艙體，其外形更易與周邊環(huán)境相融合[4]。使用裝飾物融合的方式主要借助樓頂亭臺、圍欄等進行裝飾或?qū)⑵涓脑斐赏庵每照{(diào)等形式，與周邊環(huán)境相融合，提高資源利用效率，形成和諧統(tǒng)一的城市外觀。

2.5 網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，其與社會生產(chǎn)生活的關(guān)聯(lián)性越來越強，融合度越來越高。網(wǎng)絡(luò)本身存在潛在風(fēng)險和各種未知風(fēng)險，在未來數(shù)字化城市規(guī)劃中，5G 網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化必須重點關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全問題，將其放在首要地位，做好完備的安全保護措施，確保數(shù)字化城市建設(shè)的順利進行。

5G 網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃主要從以下幾個方面進行。第一，建立完善的網(wǎng)絡(luò)防護墻。在城市規(guī)劃過程中，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)安全布局，健全安全防護設(shè)施，重點保護網(wǎng)絡(luò)信息流中各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如傳輸、處理等，形成網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)督體系，有效預(yù)防和處理潛在風(fēng)險問題，減少網(wǎng)絡(luò)安全漏洞和不足[5]。第二，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)管理。構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)督算法，做好網(wǎng)絡(luò)安全運行全方位管理。第三，建立動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)。通過動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，可視化監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)運行，及時發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險并有效管控，健全網(wǎng)絡(luò)安全數(shù)據(jù)庫，提高網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險的防范效果。

2.6 5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

基于未來數(shù)字化城市的5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的要點在于進一步優(yōu)化與維護5G 網(wǎng)絡(luò)性能，獲得更高的用戶滿意度，切實實現(xiàn)未來數(shù)字化城市建設(shè)目標(biāo)。5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需綜合考慮到各方因素，尤其是網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量、質(zhì)量以及可靠系數(shù)，根據(jù)不同的未來數(shù)字化城市場景與需求，應(yīng)用相應(yīng)的優(yōu)化策略與技術(shù)手段。5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化可在原有的基礎(chǔ)上進一步強化網(wǎng)絡(luò)性能，提高用戶滿意度，盡可能減少網(wǎng)絡(luò)成本投入，與未來業(yè)務(wù)發(fā)展和市場需求高度匹配。基于未來數(shù)字化城市，5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要采取科學(xué)合理的技術(shù)手段，從根本上解決干擾問題突出、動態(tài)變化快及覆蓋不夠充足等問題，推動云化、虛擬化的融合發(fā)展。全方位收集與系統(tǒng)化分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，全面了解實際網(wǎng)絡(luò)問題與困境，為5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供有力的依據(jù)和支持。借助現(xiàn)代化的人工智能技術(shù)與機器學(xué)習(xí)等技術(shù)手段，達成5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化自動化與智能化目標(biāo)。合理分配當(dāng)前所持有的網(wǎng)絡(luò)資源與流量，切實規(guī)避網(wǎng)絡(luò)擁堵和性能下降等問題，促使5G 網(wǎng)絡(luò)的可用系數(shù)與可靠系數(shù)大幅提升。以負(fù)載均衡算法引入的方式將業(yè)務(wù)流量向各個基站與核心設(shè)備分擔(dān)，并動態(tài)化地調(diào)整資源，及時響應(yīng)負(fù)載變化，保障資源利用率。無線資源管理優(yōu)化，主要涉及功率控制、頻譜分配以及連接管理等，以智能頻譜分布算法與精細(xì)功率控制策略改善資源干擾與擁塞問題，減少能源消耗，提升網(wǎng)絡(luò)信號質(zhì)量。

3 結(jié) 論

在大量應(yīng)用智能化技術(shù)和自動化技術(shù)的環(huán)境下，為保證城市生活品質(zhì)，要有效開展5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作。在5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中，應(yīng)基于城市空間規(guī)劃和功能需求，開展同步設(shè)計、融合設(shè)計等工作，完善安全管理，加強技術(shù)升級，促進未來數(shù)字化城市建設(shè)。