基于人工智能的5G无线网络智能规划和优化

余灿玲，陆安现

（1云南开放大学 云南 昆明 650000）

（2中国通信集团云南有限公司昆明分公司 云南 昆明 650000）

0 引言

5G网络即第五代移动通信网络，是在4G网络基础之上延伸和发展起来的新一代移动通信网络。同时，5G是在LTE系统发展基础上被研发出来的，可以有效实现热点高容量场景、低功耗大连续场景以及低时延高可靠场景等等。5G的应用使场景的转变以及应用质量得到明显提高，使用户在网络发展的场景体验得到提升。因此，相关技术研究人员一定要在人工智能应用基础上，针对5G无线网络智能展开规划以及优化。基于此，本文主要针对人工智能的5G无线网络智能规划和优化展开分析[1]。

1 5G通信技术发展现状

同前几代移动通信网络相比，5G移动通信网络提供了eMBB、uRLLC以及mMTC三大业务应用场景。不同类型专业场景用户，特别是企业用户，可根据需求选择5G基建侧重技术，进而可以最大程度上提升5G基建所获得的收益。从技术、成本以及政策等相关角度，5G都会对于垂直领域之内的开发者表示出最大友好，应用到的场景与用户需求之间更加匹配，针对每一个行业的个性化需求之间绑定也会更为紧密[2]。

在5G时代到来之前，数据业务已经实现了由2G到3G、4G的发展，这都是行业以及每一位使用者所见证过的历史性发展和变革。5G通信网络之下的eMBB、uRLLC以及mMTC 3个细分场景，可以为各种类型应用场景提供良好的出发点。

eMBB是LTE和LTE-A场景的一种持续性增强，利用Massive MIMO、特性的基站能够为很多使用者同时提供更加高品质的使用数据以及通信服务。

uRLLC属于一种低延时、高可靠的服务型场景。这种场景的创建并不会展现出十分强烈的市场导向，而且在当前阶段之下应用场景会被应用在多个领域之中。uRLLC所涉及的领域主要是高实时性、精密度以及安全性的基本业务[3]，比如高精度的工业行业内的控制工作、数字孪生以及_x001D_远程医疗等相关工作，而且在工作过程中，还会涉及本地组网、D2D通信网络以及低延时专网等。

mMTC属于面对H2M、M2H、M2M类型的通信流量服务型场景，其服务目标是要做到大规模、低成本以及低消耗。所以，一些场合之中也会将mMTC称之为NB-loT的集成者，而且二者之间也会在未来不断融合和演进。

2 5G技术相关内容

2.1 高频段传输

移动网络在展开传输的时候，在进行移动传输之中针对高频段的使用，是无线通信在未来不断发展进程的实际方向。国内外有关技术的研究专家针对高频段的实际传输都给予高度重视。目前，无线通信传输最为基础的工作内容就是基于3 GHz内部实际频率范围以内，会在一定程度上使得频谱资源的实际使用比较缺少。但是，高频段本身就具备比较丰富的、可以被利用的相应频谱资源，可以进一步缩小频谱资源这一方面所给予的压力，还能够有效支持距离之间较小且速度很快的一些传输通信，能够充分满足5G系统内部传输速率和自身容量等相应性能比较高的实际需求。

2.2 D2D技术

将基站当作区域中心，可以有效实现小区内部信号覆盖是目前正在运用蜂窝通信系统的主要组网形式之一，基站和中继站通常都需要固定，自身主要网络结构在自身的灵活性这一方面会在很大程度上受到限制。D2D技术属于通过不用的通信终端之间不能够通过基站以及其他相应类别的主要协调，就可以更为直接地展开通信的信息传输技术之中的一种。使得每个区域内部的无线网络主要构建都可以通过实际接入模式获得更为良好的拓展，进而可以有效保证无线通信网络能够变得更具可靠性以及便捷性，使其和通信连接线路之间进行灵活联系。

2.3 新型多天线传输

多天线技术是目前5G技术之中十分重要的研究内容之一，多天线技术在发展过程中经历更为快速地发展，可以在一定程度上加强频谱整体使用率，而且效率提高甚至可以达到几十倍之多。新型天线传输的技术之中增添有源天线阵列的相关概念，使得天线阵列整体维度从原有的二维进行有效拓展，一直到三维，能够科学协同控制实际的天线数量，并且将其增加到128根。同时，能够一起支撑很多个不同的终端设备之间出现的波束智能赋型，这可以在一定程度上助力不同终端之间出现的系列干扰被降低，而且高频段的频谱可以被进一步开发以及利用，这会将网络的实际容量不断提升，还可以促进信号覆盖率的实际性能变得较强。

2.4 新型网络框架

天线网络扁平化框架是目前LTE系统之中着手运用的一种新型接入网络的途径，这种架构可以在很大范围之内减少系统出现延时的几率，还能够进一步降低构建网以及后期基础网络维护等相应工作的成本输出。5G通信的关键性系统还要使得C-RNA接入网的网络架构进行接入，而且可以当作一种协作基本形式的无线电网络结构、集约化的信息处理，在云计算框架基础内容之上，所创设出的新型无线接入网网络基本结构。C-RNA的接入网最为基本的网络框架，能够在很大程度上利用十分廉价的快速光传导相应网络系统，可以在更为密集的中心阶段之中以及更远的天线阵列内部展开无线信息的进一步传播，在创建出能够包含一百个基站点的超级大型具体服务展现，可以将覆盖的范围之内能够达到几百平方千米，最大还可以扩大到上千平方千米。

3 基于人工智能的5G无线网络关键性技术

5G系统进行设计的时候，为了提高系统运行的基本速率，通常都会利用更多新型科学技术，针对网络结构进行创新，比如在人工智能发展基础上所衍生出来的多天线传输技术、新型网络架构技术和D2D等相关技术等[4]。

C-RAN（新型无线接入网构架）的基本思路就是通过低成本以及高速率针对网络进行具体传输，而且直接和远端的天线和集中化中心节点两者之间进行无线信号传输工作，进而可以创建出能够覆盖上百个基站的针对性服务区，甚至可以覆盖上百平方千米范围之内的无线接入系统。C-RAN类型的结构主要被应用在协同技术中，还能够降低功耗以及干扰，提升频谱基本效率，而且还能实现对于智能化组网的运用，并且对其展开集中化处理，能够有效减少成本的输出，帮助系统展开日常维护，减少运行费用。天线阵列的引进使原来的2D天线阵列一直扩展到3D天线阵列之中，基站侧边可以支撑协作天线基础数量，最多可以达到128根[5]。最终能够升级到新型3D-MIMO技术，针对很多用户波束智能赋型具有一定支持作用，可以使得用户与用户之间的干扰变得更少，并且使得高频段毫米波相应技术进行结合，针对无线信号的覆盖性能起到科学改善。

4 5G网络基础之上通信网络的规划分析

随着科学技术的进一步发展，5G网络为社会带来更高的发展效率，具有高可靠性以及低延时性，属于优质化服务，每一位使用者都可以享受到流媒体和超高清视频等一些种类的服务内容。从另外一个角度分析，物质技术自身具备十分灵活以及全面的网络技术结构，可以依据每一位用户的基本需求展开组网以及拓展，包括各种行业[6]，比如工业、农业以及服务业和医疗等方面。现如今，5G技术还会向节能、降耗等方向不断发展。5G技术在未来的发展和规划中，还会面临网络技术运维部署以及维护等多种挑战，比如网络覆盖能力不足等。下文主要以智慧城市的移动通信网络规划为例展开分析。

4.1 做到因地制宜

智慧城市属于新型城市发展基本模式，针对城市发展做到以人为本的发展形势，挖掘出城市中人们的实际需求，进而可以最大程度满足人们在城市中的工作价值。并且可以针对5G网络的运用和覆盖进行科学合理规划以及优化，进而为智慧城市在未来的发展给予更加有力的技术支撑。

（1）系统性。智慧城市综合性评价系统能够清楚地反映建筑的信息量以及若干个相互独立的指标，使得这些指标能够综合成一个比较完整的评价指标，最终根据这些评价指标来评价智慧城市的综合性水平。

（2）可操作性。可操作性主要包含了以下3个方面的内容：①建筑数据资料的可获得性；②智慧城市数据资料的可量化性，将智慧城市的定量指标变得更加真实可靠有效；③智慧城市的综合性评价系统的指标不能太多，要尽量简化[7]。而且，针对5G网络试点工作进行推进，更加重视对于农村区域的网络覆盖以及规划，使得无线网络的实际覆盖范围得到扩大，将网络服务优化工作摆在重要的位置上。

4.2 城市的整体规划

当前阶段，在新媒体技术不断发展之下，已经逐渐被应用在业务数据以及移动数据的发展之中，并且在发展中得到很大改变，智慧城市的深入发展和通信网络二者之间应该紧密联系，并且需要以通信网络作为支撑，所以针对网络展开科学规划的时候，还需要将工作重点转移到城市整体发展和规划之中，促使5G网络技术能够为城市规划工作带来全新发展形态。在智慧城市建设过程中，一定要针对5G网络给予精准布局以及实验网络运营商，而且还需要将企业内部的科学建设思路充分应用到智慧城市的规划之中，并且发挥出自身的导向作用，充分发挥出高要求以及高标准的基本原则，实现超前部署以及规划。随着5G网络的不断发展，其可以在智慧城市之中发挥出更大的作用以及影响。

4.3 信息化防护规划

目前，随着各种类型智能化终端在行业之中被广泛应用，无线网络基础数据流量也呈现出瀑布式的增长，很多和未来数据基础相关的业务也会在智慧城市之中产生，超密集网络不仅可以科学提升网络基础覆盖的性能，还可以在更大范围之中有效提升网络系统的实际容量，并且可以做到具有针对性地分流处理，增强网络技术发展和使用的灵活性[8]。同时，在当前的社会环境中，信息安全一直被视为网络信息时代发展之中存在的关键性问题，一旦数据信息的安全性与稳定性无法得到保障，就会对无线网络的建设发展产生较为严重的影响。基于此，智慧城市发展过程中，要做到大力推进网络信息化的建设，针对5G网络给予规划以及优化，需要将信息安全放在发展的核心位置上，加强各种类型防护措施，进而避免在网络环境之中出现恶意攻击现象，创建出相对安全和谐的网络发展环境。同时，通过信息化的防护规划，还能够大幅度降低各类故障的发生概率，确保5G无线网络的智能规划及优化能够更加科学合理地开展，全面发挥出人工智能技术的作用。通过5G无线网络与人工智能技术的有效融合，更好地促进我国信息领域的稳定发展。

5 人工智能在5G无线智能规划之中的实际优化运用

5.1 对用户需求量的规划方面

针对人工智能这一角度而言，5G无线网络展开智能规划以及优化的有效实现，要依照国家智慧城市的实际发展情况而视，来创建出相关的建设规划，将人当作5G无线网络规划以及建设的主要核心，利用城市不断发展之中人们的网络基本服务需求展开进一步挖掘，进而可以有效满足人们在实际生活以及具体工作之中的价值性需求，进而可以实现针对5G无线网络的科学规划以及优化的整体实现。从而，为国家智慧城市之中的整体建设以及发展给予更为良好和突出的支撑。其中，利用使用用户的实际需求量进行规划来进一步实现人工智能时代的5G无线网络的科学规划以及优化。第一，要求在城市不断发展的未来整体规划之中，针对5G网络的科学建设，依照用户实际数量和流量所出现的费用等方面，依照人群实际需求来有效实现更为科学的网络规划以及网络建设，也就是在5G网络之中的规划和控制工作中，利用具备集约化特点的网络框架体系，将这一工作内容当作有效实现5G网络规划工作的主要切入点，进而达到网络共享以及无线信号全面覆盖的整体网络建设的基本目的。另外，还要注意利用5G网络的建设来科学实施，推动国家农村地区内部实际网络规划以及建设工作，能够达到推进5G无线网络的建设工作以及全面覆盖主要工作目标的真正实现。

5.2 对城市整体发展以及规划方面

针对人工智能这一层面对5G无线网络的智能规划以及优化等工作方面展开研究以及分析，需要将更高的工作标准以及要求对5G网络展开研究和详细分析，针对5G网络在国家的智慧城市紧张建设之中发挥出的主要作用和实际影响给予保障，而且在十分完善的5G网络建设工作基础之上，还要有效推进其逐渐朝着数字化服务的方向展开科学优化以及推进，进而能够通过5G无线网络的整体建设以及运营，来科学推进大数据以及云计算等现代化网络信息技术不断发展的城市整体建设和发展的提高。

5.3 对5G无线网络智能规划以及优化建设方面

信息安全属于网络建设和运行工作之中比较重要的问题，需要重视针对信息安全的科学防护以及保障，进而做到有效避免网络运行之中的恶意攻击等不良现象的出现，进一步建设出十分安全以及科学的网络信息系统的实际运行体系。最终可以为国家网络建设、运行发展和智慧城市建设等方面提供更为良性的支持。

6 结语

综上所述，5G技术正在逐渐向着宽带化、多元化和智能化的方向不断发展。随着各种类型智能终端的快速普及，移动数据流量已经逐步呈现出迅速增长的基本趋势。而且在针对5G网络展开规划和优化以外，还要实施数字化的科学优化以及布局，将经济发展和云计算进行科学结合，使得信息化的基础作用凸显出来，为未来的信息数据发展提供更多发展基础以及力量。