5G技术在智慧城市中的网络规划及应用探讨

探讨

【摘要】随着5G商用网络建设的逐步完善，5G网络已渗透到新媒体、工业制造、医疗、教育、交通物流、港口运输、文化旅游、生态环境、能源、金融保险等各个行业的数字化场景中，5G网络技术已是促进智慧城市发展的有效技术手段之一。本文首先介绍 5G移动网络技术和智慧城市的概念与特点，然后阐述了5G网络在智慧城市建设中的网络规划与场景应用，希望本文能为5G技术为智慧城市规划建设提供有效的参考和帮助。

【关键词】5G；智慧城市；网络规划；场景应用 1 5G技术

5G技术即第五代移动通信技术，2020年后开始大规模商用，简单来说是传输速率达到10 Gb/s的新一代移动通信技术，以用户体验为中心，满足智能终端的快速普及应用和移动互联网的迅速发展的新一代新型智能移动通信网络与4G技术相比，有着带宽更高、延时更低、物联网规模更加庞大的特点。

1.15G网络架构

5G网络融合多种无线接入传输技术和功能网络，其中包含了传统蜂窝网络、无线局域网（Wi-Fi）、大规模多天线网络、无线传感器网络（WSN）、小型基站、认知无线网络（CR）、可见光通信（VLC）及设备直连通信（D2D）等，并通过统一的核心网络进行监控管理，以此来提供超高速率的网络传输和超低时延的用户体验。 一种面向智慧城市的5G网络架构[1]如下图所示。

图1 5G网络架构

1.25G关键能力与技术特征

4G技术以正交频分多址（OFDMA）技术为核心，用户峰值速率可达100Mbps至1Gbps，能够支持各种移动宽带数据业务。与4G技术相比，5G移动网具备更高的性能，支持0.1～1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数10Tbps的流量密度，每小时500Km以上的移动性和数10Gbps的峰值速率。其中，用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的三个性能指标。同时，5G还具有高数据流量，多联网设备数目、高峰值速率、高用户体验速率、低时延高可靠性，高频谱利用率及网络能耗低等技术特性[2]。

基于以上技术特征，5G移动网无论是公网还是专网，具有以下显著优势：（1）峰值速率高，，可达10Gbit/s左右，可用在虚拟现实或高清视频中。（2）延迟时间较短，受其速率高影响，该延迟特征可应用在远程医疗、自动驾驶中。（3）网络容量大，该网络的工作核心为数字移动设备与通信技术的结合体，借助其与各类设备的高效连接，完善物联网通信。（4）5G技术拥有极快的移动率与较广的覆盖率，借助网络系统内部的多面积覆盖，切实增强设备的对接功能，有效保障用户的体验感。

1.35G场景应用

5G将解决多样化应用场景下差异化性能指标带来的挑战，具有以下三大主要的应用场景：1）增强型移动宽带；2）超高可靠与低延迟的通信；3）大规模机器类通信[3]。具体包括：Gbps移动宽带数据接入、智慧家庭、智能建筑、语音通话、智慧城市、三维立体视频、超高清晰度视频、云工作、云娱乐、增强现实、行业自动化、紧急任务应用、自动驾驶汽车等。

2 智慧城市介绍

智慧城市是在新时代背景下城市转型发展与物联网、大数据、空间地理信息、云计算等新一代信息技术创新应用的深层次的高度融合，与这些创新应用的结合让我国新时代的城市的建设可实现智慧化管理与规划，有利于引导城市科学合理发展，促进人口规模与城市的可协调、可持续的和谐发展，有利于我国全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会，使我国走上一条绿色、低碳、可持续成长的智慧化城市发展的道路。

2.1智慧城市的网络构架

为智慧城市的网络体系架构自下而上分为 ：感知层、网络层、平台层、应用层[4]。

图2智慧城市网络架构

智慧城市的网络架构使其自身具有更加全面的感知、更加广泛的互联互通、更加多样的应用以及更加深入的智能化。智慧城市可以随时随地通过信息采集传输设备感知、获取城市各类信息，利用高速高带宽的5G移动通信网络实时传输信息，并将城市居民的个人电子设备、交通工具、系统收集并存储的等分散

的信息进行数据分析，互联互通，多方共享交互，从而传统的城市的管理模式，改善城市的运营方式，形成更加智能化、全面化，交互化、高速化、集成化的智慧城市。

3智慧城市建设中的5G网络规划

在未来智慧城市建设发展过程中要优先考虑5G网络规划，两者要紧密结合，才能满足未来城市发展需求及人们对美好生活的向往，也才能更加有效的实现城市资源的合理分配、协调不同区域资源合理利用，物尽其用，共享互利。

随着移动网络的发展，5G网络与以往相比具备多层次、立体化的特性。 因此5G网络的规划需采用由点及面，核心加中心的模式来实现。将5G网络逐步散开到城市的各个角落，其接入网络可以根据应用场景采用宏站、室分、家庭基站、微站、物联网等灵活的方式进行立体组网，快速满足城市不同的业务需求[5]。

45G技术在智慧城市建设中的主要应用

对于5G通信技术可以在连续广域覆盖情况下满足用户在移动通信需求，快速获取各类互联网资源，5G通信网络的能够为用户提供百兆以上的上网体验，多样化的网络规划模式进一步扩大网络的覆盖范围。在智慧城市中5G网络其网络特性及技术特性各应用于不用的场景中。

4.1基于5G的智慧交通

在智慧城市建设中，交通规划直接影响到城市的形象，影响到居民衣食住行的方方面面，关系着城市经济水平的提高。随着5G网络的投入使用，可以实现路与车，车与车之间信息的共享交互，可以实现路径智能提前规划，彼此位置共享交互，既能有效解决城市“交通拥堵”弊病，又最大化的提高交通运行效率，减少交通事故发生，减少乘客出行等待时间。

4.2 基于5G的智能电网

5G技术的应用让智能城市电息流、电力流相互融合，不仅可以高效的进行能源消耗的监测，而且还有效提升能源运输和使用效率，更可以实现用户与电网之间的双向信息互动，让人们用电能够更加智能化、透明化和节约化。

4.3 基于5G的智能家居

随着人们生活水平的提升，智能家居成为人们生活中新的向往。5G网络的部署与规划，使得真正的智能家居成为了可能，而不是只能出现在科幻电影等影视作品中，通过5G网络及物联网，智能家居可实现设备与设备，人与设备之间信息的高速传输。5G的高速率稳定性使得智能设备之间的“感知”将更精确更迅速，有利于提高整个智能家居控制系统的智慧化程度。

4.4 基于5G的智慧安防

在5G时代，无线视频监控部署在移动载体、危险环境、有线不可达等应用场景下的优势更为凸显，将迎来巨大发展空间。当前安防监控产业处于网络高清阶段尾声向智能化过渡阶段，呈现出新的发展趋势：一是一线城市需求趋于饱和，系统改造升级成新的增长点。未来几年，智能型网络摄像机带来的视频监控系统换代升级，将成为行业在一线城市的主要增长点。二是市场需求主体下沉，二三线城市市场规模大。从“雪亮工程”到“平安城市”，端的市场持续发力，推动安防监控市场需求下沉到二三线城市的区县级地区网络摄像机的应用大大拓展了安防监控的应用空间，通过手机App等随时查看家中状况，已经成为很多家庭的重要需求。

5结束语

随着5G网络技术不断发展与完善，到2020年大规模的商用。5G通信网络技术对未来智慧城市的发展的作用越来越来越凸显，合理的5G规划，可以实现有效提升城市内部及城市间的信息传递，有效提升数据传输效能，提高城市运营效率，降低城市能源消耗，更快更好的构建和谐、绿色、智慧、宜居的现代化中国新时代的智能城市群。

参考文献

[1] 吴光华.面向智慧城市架构的5G移动通信网络规划探究 [J].通 讯 世界，2019(03):29-30.

[2] 魏博文.5G 移动通信发展趋势与若干关键技术分析[J].数字技术与应用，2017（8）：78-79.

[3] 翟冠楠，李昭勇.5G 无线通信技术概念及相关应用[J].电信网技术，2013，9(09):1-6．

[4] 郑琳.面向5G移动通信系统的智慧城市汇聚及接入网络探究[J].科技传播，2018,10(20):104-105.

[5] 董明义.智慧城市中5G移动通信网络规划的思考[J].数字通信世界，2018，23（3）：137.