人工智能在5G中的应用

摘  要：我国当前已经成为信息技术的发展大国，并逐步出现和纵深推广应用了人工智能技术和5G通信技术。我国在2019年6月6日正式发放了5G商用牌照，基于此，5G通信网络的進一步完善建设成为社会发展的共同需求。而在5G通信技术不断发展的过程中，人工智能技术发挥的作用也越来越明显，二者的深度融合发展将有力促进智慧社会与数字中国的共同建设。文章在分析人工智能技术和5G通信技术时，具体介绍了人工智能在5G中的应用场景和应用要点。

关键词：人工智能;5G通信;应用要点

Abstract：At present，China has become a major country in the development of information technology，and has gradually emerged and deepened the application of artificial intelligence technology and 5G communication technology. China officially issued a 5G commercial license on June 6，2019. Based on this，the further improvement and construction of 5G communication networks has become a common demand for social development. In the continuous development of 5G communication technology，the role of artificial intelligence technology is becoming more and more obvious. The deep integration of the two will effectively promote the joint construction of a smart society and digital China. When analyzing artificial intelligence technology and 5G communication technology，this article specifically introduces the application scenarios and application points of artificial intelligence in 5G.

Keywords：artificial intelligence;5G communication;application points

0  引  言

人工智能（即AI）和5G通信技术都是近年来被提及次数较多的热点词汇，结合我国当前的数字化和智能化发展趋势，人工智能技术必须进一步在5G通信网络建设以及数字化产品的推广应用中发挥更加重要的作用。通过人工智能技术与5G通信网络建设的科学结合，将能够帮助实现社会的变革发展。我国当前已经将人工智能作为重要发展战略之一，相关技术人员应积极加深研究，为人工智能技术在5G场景中更加完善的应用提供全方位支持。

1  人工智能在5G移动通信网络运营闭环中的应用

人工智能属于多学科技术，涵盖机器学习、理论优化、博弈理论、控制理论、元启发式等，将其应用于5G网络中，可构建起端到端的移动通信网络闭环，为网络中的各类服务提供针对性的定制化服务，在移动通信网络中实现切片式服务。这种切片式服务需要解决网络自动化、模块化、可编程性等问题，而人工智能可以应对网络切片量大、动态扩缩容与管理问题。利用AI数据采集全过程把控网络运行，同时基于AI采集到的数据可以预测评估网络中的用户行为及对网络业务、服务的需求，有序调整网络资源，提升网络运行质量与效率。基于AI的5G移动通信网络闭环如图1所示，贯穿规划设计、构建、运维全过程。

1.1  人工智能在5G移动网络规划设计中的应用

对5G通信网络进行规划，需要技术人员采用高精尖技术，人工智能技术则能够满足这一要求。5G网络本身有各种不同的网络服务相叠加，因而需要考虑所有服务的流量。在对其进行规划建设时，需要明确建设目标，即获得最小的总拥有成本、最大的容量和覆盖、最小的消耗以及最优的站间协作。通过人工智能，能够实现对5G网络的高质量的规划设计，具体应从以下方面开展工作。

1.1.1  频率规划

在无线通信网络中，频率资源关系到网络质量和业务服务水平。在对5G网络进行频率规划时，采用人工智能技术，主要应加强对业务的具体处理，根据不同的业务量进行频率的具体分类，形成分布式存储的数据，并对数据关系进行深度挖掘。同时，人工智能技术的应用需要结合对现有某时段内频率的分析，要能够对该时段下不同时间段的网络性能进行预估，得出网络空闲时段。此时，人工智能的自适应模式就能发挥作用，实现对空闲时段频率的合理分配，使其在更高价值的网络中发挥效用。

1.1.2  站址规划

5G通信网络的规模是一直处于不断扩大的发展状态中的，因而对站址资源的需求也日益增多。结合不同功能业务场景对应的不同网络结构要求，在应用人工智能时，应注重对不同的业务场景进行智能化的站址规划。首先，要采用人工智能技术对站址资源进行收集，并建立站址资源数据库。其次，要收集相应场景的具体指标，包括覆盖指标和业务需求。最后，按照实际业务需求的要求，通过数据库的自动化搜索进行站址资源的自动化规划与配置。

1.1.3  硬件部署规划

硬件在5G网络中发挥着重要作用，5G网络基站包括较多的专业硬件设备，如CU、DU以及AAU等，在对网络进行规划设计时，设计人员应注重结合MEC迁移计算存储能力与业务服务能力，使之处于网络边缘，由此可以实现应用、服务以及内容等的本地化、近距离和分布式部署。在应用人工智能技术时，技术人员应按照5G网络提出的小区间深度协同的要求，灵活地对CU-DU-MEC进行部署，确保与业务需求相符。

1.1.4  传播预测

5G无线网络系统规划需要基于传播模型而建，频段为3.5/4.9 GHz毫米波，传播损耗更大。同时利用不同场景、频段与传播模型、测试数据校正模型，从而构建传播模型库。基于AI技术，结合5G网络数据，实现自我学习，从而保障传播预测的精与准。

1.1.5  MIMO参数配置

5G基站根据需求进行MIMO广播权值配置，有效提升5G网络覆盖水平与覆盖能力，但是大规模MIMO配置繁杂，因此，需要基于AI开发机器学习，从而保障基站建设的实效性。

1.1.6  绿色网络设计

5G网络在日常运行过程中，也要关注降耗处理。由此，在对其进行规划设计时，也应做好绿色网络设计。无线接入网是能量消耗的主要地点，因而，在应用人工智能技术时，则要对每一个基站进行流量负载变化的预测，具体可采用机器学习预测模型进行预测。在预测时，主要处理的是累计的大量基站端流量数据，同时结合逻辑回归模型，精准地对未来的业务量进行预测，并根据预测结果对基站的状态进行调整，从而能够使业务负荷处于合理的范围内。

1.2  人工智能在5G通信网络构建中的应用

5G网络的构建过程较为复杂，可以采用人工智能技术提高网络构建效率。具体可对5G网络进行虚拟化处理，此时可以在相关软件的协助下适当增减虚拟机数量，并对具体的网络资源进行高效分配，使网络构建更加顺畅。在进行实际的5G网络的构建时，构建人员需要在精准的传播预测的基础上进行，即要考虑到5G较大的传播能耗，构建不同的传播模型，在得出精准测试数据的基础上调整传播模型，为5G网络的精准构建提供参考。人工智能技术的主要功能在于能够提升5G网络构建系统的智能化水平，使其进行自我学习和更新，从而不断与时代发展要求相契合。此外，在构建5G通信网络时，构建人员还要注重借助人工智能技术进行大规模的MIMO参数配置，要在相应的智能开发机器的支持下提供波束管理机制，确保整个构建过程能够准确进行。最后，人工智能技术的工程人员在对5G网络进行构建时，还要进行流量预测，并按照时序深入分析流量数值，得出长期的流量趋势，实现更优的网络资源配置，以应对突发状况。

1.3  人工智能在5G通信网络运维中的应用

5G网络效能的发挥需要通过科学的运维管理才能实现，在对5G网络进行运维管理的过程中，人工智能技术能够发挥出较大的效用。在5G网络的运营过程中，会产生大量的数据，包括网络数据、业务数据和用户数据。基于5G网络的安全运营要求，技术人员需要积极地引入人工智能技术，在模式识别以及机器学习等功能的支持下实现对海量数据的高效分析、处理和学习，网络运营商也可以得到可靠的数据分析的反馈结果，由此可以制定更加精准的决策。在人工智能技术的参与下，5G网络将实现智能运维管理。首先，可以通过网络可视化技术实现对网络业务质量的多维度的监控，从而能够为改善网络服务质量提供参考;其次，网络运维人员应积极推广智能运维模式，尤其针对网络告警，要进行深层次、多角度的关联分析，找出告警原因，并进行及时的故障排除;再者，通过应用人工智能技术，将能够实现对5G网络的进一步优化。人工智能技术能够对所有的隧道路径进行计算，从而为网络流量的优化提供科学参考，具体可实现对流量过载路径的全局优化，促使全网负载达到均衡状态。而在机器学习算法的支持下，将能够对网络状态与覆盖以及容量之间的关系进行深度分析，从而能够得出相应參数的调整方向，使业务负荷、无线环境以及天线方向等都处于标准参数水平;最后，在人工智能技术的支持下，通过对网络覆盖以及用户分布等的综合分析，可以对小区的热点进行精准预测，从而能够对设备的休眠和唤醒时间进行精准设定，并且可以高效配置区域网络资源，提高资源利用率，真正发挥绿色网络效能。

2  人工智能与5G相结合的具体应用场景

2.1  信道建模

无线系统设计部署需要基于信道建模。5G发展背景下，信道建模面临的问题更为多样化，如传播环境多元化、时空特性的复杂化、多频段的实施共存。即可见，在AI与5G的融合发展下，信道测量装置需要以原始信道数据为基础。而在处理原始信道数据上需要利用大数据分析技术。在大数据分析上，一是问题的抽象化处理，主要有场景环境的抽象分析、信道衰落特性的抽象分析;二是将其归类到利用AI技术中机器学习对回归、分类、聚类等进行解决，在求解上同样利用机器学习算法，如，基于主要成分分析方法进行预测模型的构建，继而预测信道。

2.2  实现对网络终端移动行为预测

5G场景下终端有着多元移动行为，倘若需要优化5G网络终端的移动支持，需要具有预测终端移动性模型的能力。而人工智能则为预测提供了有效方法，即利用机器学习的分类回归对终端预测问题进行抽象化处理，从而借助机器学习算法预测终端运行轨迹及其具体位置。5G网络数据分析的实现应建立在收集终端位置信息上，既有历史移动轨迹，也有终端位置信息。通过信息的收集可实现对预测模型的校正。基于预测模型，可确保网络对移动和终端位置的预测，其中涵盖终端分布与相关位置信息，通过上述信息预测，可保证5G网络实现优化的移动性管理，同时优化动态网络，包含优化切换管理、定值移动管理机制等。

2.3  优化网络切片资源管理

5G网络中的关键技术之一就是网络切片，集网络功能，服务于某一类业务，需注意的是，即使是多个网络切片亦可对网络资源实现共享。由于不同网络切片所处网络状态存在差异，要求运营商在确保满足服务等级协议的基础上，对底层网络资源进行复用，有效划分网络切片资源。而人工智能的引入可对网络切片运行及业务量进行全方位采集，借助机器学习算法建构网络切片资源应用模型，借助此模型，有效预测网络切片业务量等，实现对网络切片资源的合理分配。进而确保网络运行迭代至预测模型，实现闭环反馈，达到最优解。

3  人工智能在5G中的实践应用

基于人工智能与5G通信的深度融合，5G通信网络将依托于AI的智能化，构建智慧平台，助力5G时代智能生活的发展。例如，笔者所在企业曾举办“AI+5G”展馆活动，其中设置5G应用体验区，参观者可直接参与其中，体验5G智能生活。例如，“5G+远程驾驶”，体验者可在延展厅内控制行驶在外面的轿车，即使外面有不断来往的车辆，但此辆轿车正是基于人工智能，并借助5G信号进行远程传输与控制，即使人在家中坐，也能实现车在路上开。“5G+智慧医疗”为远程医疗提供了更为切实可行的发展空间，例如，即使患者与医生相隔千里，也可利用5G远程骨科机器人让专家医生为患者开展实时手术。人工智能与5G的结合，打造“5G+远程手术”，可有效缓解我国医疗资源分配不均问题，让全国各地的患者都可享受到最优质、高水平的医疗服务。

4  结  论

人工智能技术和5G通信技术都代表了当前先进技术的发展成果，随着5G通信网络的进一步完善构建，人工智能技术在5G通信网络中也将发挥出越来越重要的作用。将人工智能技术应用到5G通信网络中，能够有效拓宽5G通信网络的应用范围，提升应用成效。技术人员应重视将人工智能技术更好地融入到5G技术之中，从完善5G通信网络的自身运营水平到帮助進行智能场景的创建，确保人工智能技术都能够发挥出应有的效用。

参考文献：

[1] 冉鸿雁，熊英.基于“人工智能+”视域下“5G+”智慧网络创新技术研究 [J].计算机产品与流通，2019（12）：141.

[2] 薄翠梅，张奕翔.5G通信技术与人工智能的深度融合与发展趋势 [J].现代管理科学，2019（10）：18-20.

[3] 王远春.5G+AIoT趋势下智慧社区的发展机遇与变化 [J].中国安防，2019（10）：39-42.

[4] 董一民，张弛.5G网络背景下人工智能技术应用的探讨 [J].信息通信技术与政策，2019（9）：45-48.

作者简介：陈晓兵（1983—），男，汉族，广东湛江人，中级职称，本科，研究方向：通信技术在日常生活中的智能化应用。