智慧城市中5G移動通信技術(shù)應(yīng)用

【摘要】在信息化數(shù)據(jù)傳輸手段、物聯(lián)網(wǎng)手段等的支持下，智慧城市實現(xiàn)了管理方式智能化程度的提升，民眾通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺，獲得了更加舒適、便捷的生活。移動通信網(wǎng)絡(luò)是智慧城市建設(shè)中的重要組成部分。從整體布局來看，智慧城市的建設(shè)對網(wǎng)絡(luò)承載能力及網(wǎng)絡(luò)傳輸能力提出了非常高的要求。5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息傳輸速度的加快，縮短傳輸延遲時間，終端接入的數(shù)量大大增加。在建設(shè)智慧城市的過程中，必須充分的應(yīng)用5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，這將對智慧城市的建設(shè)及5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。本文介紹了5G通信關(guān)鍵技術(shù)和5G通信技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用場景，說明了智慧城市中5G通信技術(shù)優(yōu)化部署的重要性。

【關(guān)鍵詞】5G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù);智慧城市;信息化;問題;建議

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.07.001

隨著5G移動通信技術(shù)的不斷成熟，其在移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的重要性不斷提升，合理規(guī)劃應(yīng)用5G移動通信技術(shù)，可以提供更多支持智慧城市建設(shè)與發(fā)展的有效信息，進而促進智慧城市的建設(shè)和發(fā)展。因此，作者結(jié)合自身工作經(jīng)驗，圍繞5G移動通信技術(shù)在智慧城市用的應(yīng)用展開分析。

1. 智慧城市中5G移動通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在預(yù)測5G移動通信用戶的數(shù)量時，首先要劃分人口的規(guī)模以及人口的年齡段，不同年齡段的人群具有不同的特點，其對通信的需求也存在較大的差異，通信需求將成為5G用戶預(yù)測的重要依據(jù)。人口的規(guī)模和5G用戶的數(shù)量之間具有非常密切的聯(lián)系性，這就要求在規(guī)劃過程中，要對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行全面分析。在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，要將城市未來的發(fā)展情況與移動通信未來的發(fā)展空間進行綜合考量，充分借助無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的先進性，將5G網(wǎng)絡(luò)接入人口分布密集的區(qū)域及5G用戶數(shù)量多的區(qū)域。在5G網(wǎng)絡(luò)接入后，不同的業(yè)務(wù)需求都將得到滿足，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在內(nèi)容方面將得到提升，各種資源的投入將有效縮減，程序更加簡單化，為未來通信的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比較于傳統(tǒng)技術(shù)來說，不僅可以更好地滿足用戶群體的基本需求，還能對資源實現(xiàn)更優(yōu)化的配置。在5G移動網(wǎng)絡(luò)中融入自組織技術(shù)，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我管理與優(yōu)化，大大減少了來自于人工方面的干擾，顯著提高了網(wǎng)絡(luò)部署和動態(tài)化進程之間的適應(yīng)性。

1.2 無線傳輸技術(shù)

設(shè)計人員設(shè)計5G移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，在無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，借助頻譜效率技術(shù)，設(shè)計新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以達到5G移動通信提速的目的。在諸多領(lǐng)域中，無線通信技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用，其中，多載波技術(shù)、MIMO技術(shù)就獲得了廣泛化的應(yīng)用。對雷達信號進行處理，在正交情況下或者不插入循環(huán)的情況下，可以對各個載波之間的寬帶進行設(shè)置，以保證雷達信號得到靈活的傳輸，進而有效控制一些細小的零件。MIMO技術(shù)可以提高部分空間中的分辨率，同時對其中的維度進行及時把握，對于相同時間點內(nèi)不同用戶的不同需求進行高質(zhì)量的滿足，與此同時，在比較狹窄的區(qū)域范圍內(nèi)，可以有效降低干擾的幅度，顯著提升通信的質(zhì)量，可以說，MIMO技術(shù)的優(yōu)勢十分顯著。

2. 5G移動通信技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用范圍

5G移動通信技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用范圍是非常廣泛的，本文重點介紹了5G移動通信技術(shù)在智能電網(wǎng)、智慧交通、智能駕駛、智能家居、智能照明這五個方面進行了重點介紹。

2.1 智能電網(wǎng)

在智慧城市中對5G移動通信技術(shù)的典型應(yīng)用之一，就是智能電網(wǎng)。電力企業(yè)在5G移動通信技術(shù)的支持下，徹底打破了傳統(tǒng)的作業(yè)模式，定制化的“行業(yè)專網(wǎng)”應(yīng)運而生。在智慧城市中應(yīng)用5G移動通信技術(shù)，可以實現(xiàn)電力流與信息流之間的高度融合，在電網(wǎng)運行過程中，可以結(jié)合實際需求來檢測每一個能源設(shè)備，最終實現(xiàn)能源運輸管理效率及能源運輸使用效率的雙提升。

5G移動通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用具體如下：

第一，智能自動化配電。5G時代背景下，智能自動化配電技術(shù)逐漸成熟，在這過程中，需要運用計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及控制技術(shù)等，借助先進設(shè)備及科學(xué)的管理方式實現(xiàn)配電智能化。自動化配電可以通過利用通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)運動的實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)運行故障可以第一時間通知工作人員進行及時修復(fù)，同時，自動化開關(guān)的應(yīng)用可以在發(fā)生故障時發(fā)揮隔離作用，避免電網(wǎng)其他線路的正常運行。智能自動化配電有效提升了供電質(zhì)量及效率，是智能電網(wǎng)的重要發(fā)展趨勢。

第二，精準(zhǔn)負荷控制。利用5G移動通信技術(shù)對電力負荷進行控制，可以充分發(fā)揮5G通信網(wǎng)絡(luò)低延時、強穩(wěn)定性的巨大優(yōu)勢，相比傳統(tǒng)整體切除的方式來進行電力負荷控制，5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠大大提升電力負荷控制系統(tǒng)的精確度，同時還可以有效控制故障用戶的可中斷負荷，避免其他用戶產(chǎn)生影響，降低經(jīng)濟損失。

第三，低壓用電信息采集。低壓用電信息采集是通過收集用戶用電信息，了解用戶用電情況，并檢測用電信息異常情況。在用電信息采集方面，當(dāng)前主要方法是傳送計量所用的數(shù)據(jù)，利用集中器對終端信息進行采集。5G時代背景下，將5G移動通信技術(shù)運用于低壓用電采集方面，能夠?qū)τ脩艚K端信息有更加全面的了解，信息采集工作更加細化，在此基礎(chǔ)上制定電價階梯報價等制度會更加精準(zhǔn)合理。

第四，分布式電源的控制。分布式電源指的是太陽能發(fā)電、風(fēng)電發(fā)電、新能源汽車充電樁等，其優(yōu)勢是有效提升電力系統(tǒng)工作效率，同時節(jié)約投資，在智能電網(wǎng)發(fā)展中，分布式電源具有重要的作用。采用5G移動通信技術(shù)，可以對分布式電源進行有效健康，并對數(shù)據(jù)進行自動收集處理，大大降低了人工勞動，提升了工作效率和工作質(zhì)量。

2.2 智慧交通

在智慧城市中對5G移動通信技術(shù)的另一個典型應(yīng)用，就是智慧交通。對于城市的建設(shè)與規(guī)劃來說，交通規(guī)劃及交通建設(shè)是非常重要的一個環(huán)節(jié)，如果城市交通的規(guī)劃建設(shè)不合理，就會對城市形象產(chǎn)生深刻的負面影響，同時還會直接影響城市經(jīng)濟的發(fā)展。在智慧交通中對5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用，主要是支持各個車輛之間創(chuàng)設(shè)良好的被動感知感應(yīng)，進而促進城市交通率的提升。此外，5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用，將精準(zhǔn)定位各個車輛的位置成為了現(xiàn)實，當(dāng)車流量大的情況下，可以有效降低車輛交通堵塞問題的出現(xiàn)。

5G時代背景下，城市交通系統(tǒng)也必將取得進一步發(fā)展，更加智能化、便捷化。在交通運輸中采用5G移動通信技術(shù)，可以通過對車輛進行智慧化調(diào)度，在降低城市安全事故發(fā)生率的同時，降低城市交通發(fā)展成本，為人們出行帶來更多便捷。同時，在5G移動通信技術(shù)性，城市交通系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)相連，形成綜合性信息處理系統(tǒng)，便于城市交通管理人員對城市交通數(shù)據(jù)有更直觀的了解，能夠及時進行數(shù)據(jù)處理，完成海量數(shù)據(jù)的傳輸處理工作。在未來，5G移動通信還可以實現(xiàn)生態(tài)化智能交通的發(fā)展，通過合理部署基站、加強城市交通系統(tǒng)部署，有效緩解城市資源不足的壓力，促進城市交通系統(tǒng)生態(tài)化、智能化發(fā)展。

2.3 智能駕駛

智能駕駛不僅包括自動駕駛，同時也包括遠程駕駛，汽車廠家要充分利用5G移動通信技術(shù)所具有的高寬帶、低延時優(yōu)勢來對自駕過程中可能出現(xiàn)的各種安全問題進行有效的解決。與此同時，5G移動通信技術(shù)還能將遠程駕駛模式變?yōu)楝F(xiàn)實，利用遠程操控管理來支持特殊產(chǎn)品的運輸，并且在實際運輸管理中，不僅可以保障駕駛?cè)藛T的安全，還能為運輸工作的開展提供更多的便利。

在智能駕駛中，如何對大量非結(jié)構(gòu)化的基礎(chǔ)設(shè)施進行管理以及在邊緣收集敏感數(shù)據(jù)時做好隱私保護工作是一項重要難題，采用邊緣計算以及5G低延時的優(yōu)勢，賦予其更好的位置感知能力，使應(yīng)用程序在短時間內(nèi)做出響應(yīng)，滿足自動價值在實施業(yè)務(wù)、安全性、隱私性等多方面的實際需求。

2.4 智能家居

在5G移動通信技術(shù)的支持下，通過信息傳輸來有效控制家居設(shè)備，即為智能家居。建設(shè)、發(fā)展、應(yīng)用、完善智能家居系統(tǒng)，都需要得到高速率、高寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持。5G移動通信技術(shù)相較于4G移動通信技術(shù)，具有的靈敏度更高、傳輸效率更高、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性更強等優(yōu)勢。智慧城市的建設(shè)與發(fā)展，對智能家居也提出了更高的要求，在家居建設(shè)中充分應(yīng)用5G移動通信技術(shù)的優(yōu)勢，可以滿足智慧城市提出的高質(zhì)量智能家居的要求，用戶群體也可以享受到更優(yōu)質(zhì)的智能家居體驗，切實實現(xiàn)用戶生活質(zhì)量的提升。與此同時，5G移動通信技術(shù)憑借其強大的優(yōu)勢，還可以實現(xiàn)智能安防控制系統(tǒng)的應(yīng)用，及時發(fā)現(xiàn)盜竊事件，幫助用戶降低損失。

5G移動通信技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用需要以下幾方面技術(shù)的支持：第一，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及。5G移動通信技術(shù)具有高速率、低延時、低功耗等優(yōu)勢，隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，這一優(yōu)勢將會更加凸顯，利用5G技術(shù)可以充分滿足物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，對智能家居實現(xiàn)自動化管理;第二，智能交互技術(shù)。5G移動通信技術(shù)低延時優(yōu)勢可以解決人機交互過程中的延遲性，全面提升用戶體驗，用戶生活質(zhì)量有進一步提升;第三，云技術(shù)。5G時代背景下，數(shù)據(jù)傳輸速率更快，4K視頻甚至8K視頻都能夠在5G網(wǎng)絡(luò)下流暢播放，利用云計算人們可以將大量視頻資源、文件等隨時隨地上傳到云端，在利用時隨時下載下來，極大提升人們生活娛樂的便捷性。

2.5 智能照明

將5G移動通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行融合后，智能的照明系統(tǒng)應(yīng)運而生，智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)路段實際的行人步行情況、車輛數(shù)量等，來對燈光進行自動調(diào)節(jié)，進而加快城市智能建設(shè)的速度，提高城市智能建設(shè)的質(zhì)量。此外，積極應(yīng)用5G移動通信技術(shù)支持下的智能化照明系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)多種資源、能源的節(jié)約，而且符合我國生態(tài)文明建設(shè)及持續(xù)發(fā)展的要求。

智能照明需要路燈桿作為載體來實現(xiàn)，智慧燈桿可以集合各種信息設(shè)備以及技術(shù)創(chuàng)新，在進行智能照明的同時，實現(xiàn)道路監(jiān)控、信息采集、信息發(fā)布、智能充電樁等諸多功能，為人們提供極大便利。近年來，我國越來越多的城市開展了智慧燈桿項目的試點業(yè)務(wù)，從當(dāng)前實行情況來看，以智慧燈桿為載體，不僅能夠充分滿足智能照明的需求，同時還具有視頻監(jiān)控、環(huán)境感知、充電樁、無線網(wǎng)以及信息發(fā)布等諸多功能，可以滿足人們?nèi)粘３鲂械牟煌枨?。但是?dāng)前，我國智慧燈桿的發(fā)展還處于初步階段，硬件設(shè)施取得了一定進展，但是各功能之間還未形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，系統(tǒng)化發(fā)展階段還有待突破。在未來，利用5G移動通信技術(shù)，有效解決智慧燈桿面臨的諸多問題，實現(xiàn)點、線、面全覆蓋，為人們帶來更加便利的生活，促進智慧城市的建設(shè)發(fā)展。

3. 智慧城市中應(yīng)用5G移動通信技術(shù)的優(yōu)化部署

3.1 將5G移動通信技術(shù)應(yīng)用于城市主體規(guī)劃之中

信息技術(shù)的不斷發(fā)展，促進了城市發(fā)展模式的革新，在城市建設(shè)與管理過程中，對先進技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高數(shù)據(jù)工作的開展效率及開展質(zhì)量。將5G移動通信技術(shù)應(yīng)用于城市主體規(guī)劃管理之中，可以促進智慧城市的建設(shè)與發(fā)展。比如說，將在智慧城市建設(shè)中應(yīng)用千兆光纖技術(shù)，可以對網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施進行完善與優(yōu)化，進一步明確城市的整體發(fā)展規(guī)劃，城市工作規(guī)劃中涉及到的每一項內(nèi)容也更加具體、完善。與此同時，作為移動通信企業(yè)，也要對自身的發(fā)展設(shè)定明確的規(guī)劃目標(biāo)，在立足自身發(fā)展需要的基礎(chǔ)上，將自身對于智慧城市建設(shè)所具有的主導(dǎo)作用，更加充分的發(fā)揮出來。在堅持超前規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)、高要求原則的基礎(chǔ)上，對5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作進行整體部署，實現(xiàn)高頻率寬帶基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作的一步到位。

3.2 將5G移動通信技術(shù)應(yīng)用于城市人口控制規(guī)劃之中

預(yù)測分析通信用戶的使用量，首先要對人口的數(shù)量進行分析研究，借助5G移動通信技術(shù)的優(yōu)勢，可以對人口總數(shù)量及用戶的規(guī)模變化進行科學(xué)分析。要想開展好預(yù)測分析用戶使用量這項工作，必須要借助先進的技術(shù)來合理規(guī)劃人口規(guī)模，同時還要利用現(xiàn)代化的先進設(shè)備來綜合考量城市未來的發(fā)展規(guī)劃。在智慧城市發(fā)展過程中，也可以利用其他角度來開展工作，比如說，用戶的數(shù)量、費用等。通過創(chuàng)建集約統(tǒng)籌規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)來進一步支持智慧城市的建設(shè)與發(fā)展，此外，加強通信基站的建設(shè)，對于智慧城市的發(fā)展具有重要意義，不僅可以提高移動基站信息的共享率，還能將寬帶信號信息的全面覆蓋變?yōu)楝F(xiàn)實。

3.3 將5G移動通信技術(shù)應(yīng)用到安全規(guī)劃之中

在信息化社會中，5G移動通信技術(shù)獲得了更快的發(fā)展，普及應(yīng)用5G移動通信技術(shù)成為可能。在智慧城市建設(shè)發(fā)展過程中，要對5G移動通信技術(shù)進行充分應(yīng)用，在應(yīng)用過程中，要高度重視建設(shè)的安全性，在安全性規(guī)劃原則的指導(dǎo)下，要重視針對重要行業(yè)的信息化保護工作，逐步形成能夠保障城市規(guī)劃建設(shè)實施的防護體系，創(chuàng)建具有完善性的安全結(jié)構(gòu)，對于城市化建設(shè)中產(chǎn)生的所有信息，以及信息的儲存、應(yīng)用，都要給予充分的尊重，在信息流通的每一個環(huán)節(jié)中，都要給予監(jiān)督和控制，在智慧城市建設(shè)發(fā)展中，避免出現(xiàn)各種形式的信息安全漏洞。在創(chuàng)建安全系統(tǒng)的過程中，安全系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容主要包括大數(shù)據(jù)技術(shù)的綜合使用、運行過程的安全管理、應(yīng)急響應(yīng)等，創(chuàng)建具有動態(tài)化特色的5G移動通信網(wǎng)絡(luò)管理體系，在5G移動通信網(wǎng)絡(luò)管理體系的支持與應(yīng)用下，對智慧城市運作中存在的各種安全隱患進行及時的排查。

3.4 將5G移動通信技術(shù)應(yīng)用在區(qū)域網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃之中

5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃受到中心模式、核心模式的共同作用與影響，將會發(fā)生從點到面的轉(zhuǎn)變，這就意味著5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃會沿著縱深方向不斷發(fā)展，進而不斷提升網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。5G移動通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系具有多層次、立體化的特點，利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的層次分析法，可以對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的接入以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的控制進行更合理的分析，進而形成協(xié)同控制模式，促進資源利用率的穩(wěn)步提升。

信息化環(huán)境中，5G移動通信技術(shù)得到了快速發(fā)展的空間，同時也獲得了更廣闊的應(yīng)用空間。智慧城市的建設(shè)與發(fā)展，都需要得到5G移動通信技術(shù)的支持，合理規(guī)劃5G移動通信技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用，可以有效提升城市處理信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量與效率。在對5G移動通信技術(shù)應(yīng)用的過程中，還要聯(lián)合應(yīng)用其他先進的新型技術(shù)，不斷提升通信網(wǎng)絡(luò)對信息的處理能力，為智慧城市的建設(shè)、發(fā)展提供更有力的支持與保障。

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作者簡介：杜國勝，河北灤南人，通信工程師，研究方向：云計算在智慧城市建設(shè)方面的應(yīng)用、智慧城市的5G技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用.