周 巖

（青島藍(lán)灣信息科技有限公司，山東 青島 266100）

0 引 言

近幾年，隨著移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息基礎(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展，智慧城市快速發(fā)展，整個(gè)城市社區(qū)居民生活品質(zhì)水平不斷提高，使得城市綜合治理、生態(tài)環(huán)境、交通出行以及公共安全等新的需求逐漸突顯。因此，基于我國(guó)新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的城市智慧現(xiàn)代體系建設(shè)尤為重要?；?G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的智慧新型城市基礎(chǔ)建設(shè)，利用新一代移動(dòng)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段實(shí)施搞好智慧城市綜合治理，是不斷提高地方政府整體信息快速反應(yīng)管理能力、提升智慧城市基礎(chǔ)建設(shè)與管理的現(xiàn)代化管理水平和提高社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)效益的必要手段。因此，本文基于5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)在我國(guó)智慧家居城市建設(shè)中的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行深入探討與分析。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市建設(shè)的必要性

城市基本管理工作是指以城市這開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)領(lǐng)域?yàn)楣芾韺?duì)象，以有關(guān)城市基本管理信息的交流為管理基礎(chǔ)，運(yùn)用政府決策、計(jì)劃、組織、指揮等一系列管理機(jī)制，采用國(guó)家法律、經(jīng)濟(jì)、行政、技術(shù)等多種手段，通過地方政府、市場(chǎng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的有效互動(dòng)，圍繞現(xiàn)代城市經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和社會(huì)發(fā)展需要進(jìn)行的城市決策協(xié)調(diào)引導(dǎo)、規(guī)范協(xié)調(diào)、服務(wù)和經(jīng)營(yíng)管理行為。智慧城市的管理涉及到治安、市政、道路、交通、醫(yī)療、環(huán)境、城管以及宣傳等眾多對(duì)象，專業(yè)化程度高，涉及部門繁多，流程繁瑣，城市設(shè)施運(yùn)營(yíng)難度大。傳統(tǒng)的城市管理以“人”為載體，通過人工方式，利用各專業(yè)的傳統(tǒng)智能化手段進(jìn)行城市管理及運(yùn)營(yíng)，存在管理不及時(shí)、城市運(yùn)行效能較低以及信息交流和反饋機(jī)制不暢等問題。

1.1 傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)在智慧城市建設(shè)中存在的問題

城市傳統(tǒng)智能化建設(shè)以各系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行為主。同一個(gè)城市各個(gè)行政區(qū)域中，各個(gè)專業(yè)多個(gè)設(shè)備品牌、多個(gè)智能化子系統(tǒng)集成度低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)充分的互聯(lián)互通，僅滿足智能化管理基本需求。

城市中區(qū)與城市區(qū)、專業(yè)與專業(yè)、建筑物與建筑物之間各自的子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，存在諸多信息管理孤島，無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)城市集中一體化信息管理，且公共服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一致，數(shù)據(jù)采集孤立，系統(tǒng)業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)。

前端傳感部件種類少，回傳數(shù)據(jù)匱乏，無(wú)法滿足全面、深入的基層數(shù)據(jù)分析需求。后端缺乏覆蓋包括農(nóng)村社會(huì)保障、綜合治理、應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)管理以及社會(huì)保險(xiǎn)救助等“多網(wǎng)合一”類的網(wǎng)格化管理數(shù)據(jù)平臺(tái)，應(yīng)用可擴(kuò)展性差，擴(kuò)展成本較高。

城市傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)自治能力有限，需要多數(shù)人員參與社區(qū)前端管理和維護(hù)工作，消耗大量的系統(tǒng)管理和前端維護(hù)成本，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)高效、便捷的企業(yè)集中式生產(chǎn)管理，運(yùn)營(yíng)難，成本高。重要設(shè)備正常運(yùn)行故障狀態(tài)無(wú)法實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，難以實(shí)現(xiàn)事故應(yīng)急預(yù)警。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用將使傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)發(fā)生根本性變化

物聯(lián)網(wǎng)與基于傳統(tǒng)城市智能化的物理架構(gòu)具有很多相似性，各類傳感器、各類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于城市物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)數(shù)據(jù)采集處理節(jié)點(diǎn)，利用物聯(lián)網(wǎng)采集技術(shù)將各類數(shù)據(jù)采集匯聚傳送到大型數(shù)據(jù)中心，通過大數(shù)據(jù)分析和信息處理，為每個(gè)城市管理者、運(yùn)營(yíng)事業(yè)單位、居民用戶提供24小時(shí)的城市動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用服務(wù)，從而使之與傳統(tǒng)城市智能化物理系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)生根本性質(zhì)的變化。

因此，基于云和物聯(lián)網(wǎng)的我國(guó)智慧新型城市基礎(chǔ)建設(shè)必將成為未來我國(guó)智慧新型城市的發(fā)展趨勢(shì)，而基于物聯(lián)網(wǎng)的我國(guó)智慧新型城市基礎(chǔ)建設(shè)是從城市數(shù)據(jù)綜合接入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用3個(gè)技術(shù)層面提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)。

2 5G網(wǎng)絡(luò)概述

所謂5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)指的是在移動(dòng)通信實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用發(fā)展過程中的第五代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。與之前的四代網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相較而言，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際通信應(yīng)用發(fā)展過程中能夠表現(xiàn)更突出，擁有更加強(qiáng)化的網(wǎng)絡(luò)功能。5G網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)過程中已經(jīng)表現(xiàn)出明顯的性能優(yōu)勢(shì)和更加強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。具體地，5G網(wǎng)絡(luò)具有高速率、低功耗大連接以及低延時(shí)3大特點(diǎn)[1]。

2.1 高速率

按照5G的技術(shù)指標(biāo)，5G網(wǎng)絡(luò)峰值的下行速率達(dá)到20 Gb/s，而上行速率也可以達(dá)到10 Gb/s。4G的峰值下行速率是1 Gb/s，即5G的速度是4G的20倍。這種飛躍將徹底改變當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)模式，也將為智慧城市開啟以大視頻為數(shù)據(jù)主體的應(yīng)用模式。

2.2 低功耗大連接

5G網(wǎng)絡(luò)擁有低功耗大連接的特點(diǎn)，全面應(yīng)用后將會(huì)降低連接成本。大連接對(duì)應(yīng)的是物聯(lián)網(wǎng)等較大的應(yīng)用。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，每平方公里可支持100萬(wàn)個(gè)設(shè)備的連接。同時(shí)，它結(jié)合了IPv6的組合使用，不僅能有效解決網(wǎng)絡(luò)地址量和資源連接數(shù)量巨大的問題，而且可有效解決多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備同時(shí)連入網(wǎng)絡(luò)的連接障礙。5G的大規(guī)模連接網(wǎng)絡(luò)特性將為輕松實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物無(wú)線互聯(lián)、為智慧城市提供超大規(guī)模傳感器的連接提供基礎(chǔ)。

2.3 低延時(shí)

5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù)中將首次提出全新的光網(wǎng)技術(shù)，這是實(shí)現(xiàn)低時(shí)延的重要網(wǎng)絡(luò)支撐。新型的雙址網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可大大節(jié)省系統(tǒng)開銷。同時(shí)，基于網(wǎng)絡(luò)軟件的自定義虛擬網(wǎng)絡(luò)（SDN）和多種網(wǎng)絡(luò)路由功能切片虛擬（NFV）實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)功能切片，并結(jié)合flexE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以使網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流以最短、最快的路由到達(dá)目的用戶。5G的低延時(shí)特點(diǎn)為智慧城市需要實(shí)時(shí)響應(yīng)的場(chǎng)景提供了條件。

3 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)即“萬(wàn)物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是指在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上一個(gè)延伸和不斷擴(kuò)展的信息網(wǎng)絡(luò)，將各種新型信息傳感器和設(shè)備與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合聯(lián)動(dòng)而發(fā)展形成的一個(gè)巨大信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間任何地點(diǎn)人、機(jī)、物的信息互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以劃分為信息感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層[2]。

3.1 感知層

感知層主要的功能是感知和識(shí)別周圍的物體，并輔助采集需要的信息。采集的物體信息主要包括二維碼標(biāo)簽和數(shù)據(jù)讀取器、智能化系統(tǒng)等。感知層通過各類傳感器設(shè)備或系統(tǒng)對(duì)信息（包括設(shè)備自身的運(yùn)行狀態(tài)等）進(jìn)行大規(guī)模和分布式采集。

3.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層顧名思義主要負(fù)責(zé)信息的傳遞和處理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的實(shí)時(shí)匯集和對(duì)組網(wǎng)的自動(dòng)化控制。IPv6技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)地址的長(zhǎng)度限制為128 bit，地址存儲(chǔ)空間增大，解決了互聯(lián)網(wǎng)中IPv4地址存儲(chǔ)空間不足的技術(shù)難題，理論上已經(jīng)滿足當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)化需求。與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中域名解析的服務(wù)類似，對(duì)象名解析的服務(wù)也可以很好地實(shí)現(xiàn)將一個(gè)網(wǎng)站或物體的地址定位在物聯(lián)網(wǎng)某一具體地點(diǎn)的自動(dòng)化功能。

3.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層提供豐富的基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，是智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來發(fā)展的根本方向和目標(biāo)。應(yīng)用層智能分析和智能決策過程中的信息快速完成，同時(shí)高效率完成特定的服務(wù)任務(wù)，以更好地展現(xiàn)智能作用。

4 基于5G網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用

基于5G網(wǎng)絡(luò)具有的高速率、低功耗大連接以及低延時(shí)的3大技術(shù)特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)才能在智慧城市的應(yīng)用中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，更好地為智慧城市提供支撐。物聯(lián)網(wǎng)在建設(shè)智慧城市發(fā)展過程中的應(yīng)用關(guān)系各各方面，從智慧城市綜合治理的智能化、公共安全管理智能化、交通智能及其他基礎(chǔ)應(yīng)用的智能化等方面均可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

4.1 城市綜合治理智能化

基于5G網(wǎng)絡(luò)的智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市信息技術(shù)資源的全面整合和業(yè)務(wù)協(xié)同，通過智能化手段，全面提升城市管理體制和人們之間的相互溝通和信息鏈接，使城市服務(wù)更方便、更人性化，不斷提高智能城市管理效率和效果。

基于5G綜合治理網(wǎng)絡(luò)的城市物聯(lián)網(wǎng)綜合治理技術(shù)，構(gòu)建具備開放式、共享式的城市政府信息和電子物聯(lián)網(wǎng)綜合治理體系，可以同時(shí)完成多行業(yè)、多角度的政府信息數(shù)據(jù)采集協(xié)同、共享，為個(gè)人、企業(yè)及地方政府部門提供詳細(xì)的適用于城市物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)作及商業(yè)管理信息服務(wù)的開放式物聯(lián)網(wǎng)城市公共信息綜合服務(wù)體系。城市綜合治理系統(tǒng)還包括城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急管理體系、城市地圖導(dǎo)航及城市生態(tài)環(huán)境管控等。

4.2 公共安全智能化

基于5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化物互聯(lián)網(wǎng)公共監(jiān)控管理技術(shù)，建構(gòu)通過數(shù)字化物聯(lián)網(wǎng)對(duì)城市公共設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成了政府的城市設(shè)施數(shù)字化建設(shè)公共安全監(jiān)督管理。

4.3 智能交通

信息資源的集成和智能的自動(dòng)共享基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的5G網(wǎng)絡(luò)，具有高度分析和預(yù)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)便捷、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的交通，為城市運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的智慧城市提供支持。

基于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過感知、互聯(lián)化和智能化方式，形成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)流量信息、智能交通設(shè)備、運(yùn)輸效率和服務(wù)水平高的現(xiàn)代交通發(fā)展新模式，充分利用信息和通信技術(shù)，通過運(yùn)輸設(shè)備和交通之間的網(wǎng)絡(luò)感知、智能交互，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化、合理、高效的交通管理服務(wù)狀態(tài)，最大限度地提高運(yùn)輸效率。

5 結(jié) 論

隨著智慧城市新一代物聯(lián)網(wǎng)信息一體化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，未來基于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠更好地發(fā)揮新一代物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，充分支撐智慧城市的一體化建設(shè)，推動(dòng)智慧城市各類信息技術(shù)應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展。