基于AI技术的5G网络规划分析.pdf

2023 年 7 月图 2 3D谣MIMO 天线矩阵赋型传统天线3D谣MIMO 天线基于技术的网络规划分析黄超明（中通服中睿科技有限公司，广东 广州 510630）【摘要】近年来袁人工智能渊artificial intelligence,AI冤技术已经广泛运用于各行业不同的领域遥随着我国通信技术向 5G 时代的迈进袁5G 网络的建设成为一门具有探讨性的课题遥 基于此袁分析 5G 网络规划与 AI 技术袁提出基于 AI 技术的 5G 网络规划策略袁以期能更加高质尧高效地提升网络的质量袁供相关人员参考遥【关键词】AI曰5G曰无线网络规划【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）07-0010-030 引言随着我国移动通信时代的推进，我国已经步入5G 网络时代。5G 是我国通信建设迈入世界前沿的重要标志。5G 网络具有高速率、低时延和大链接的特点，其用户体验速率可达 1 Gbit/s，时延可低至1 ms，能够促进远程医疗、远程驾驶、虚拟生活等创新性科技的发展。随着大数据时代的到来和人工智能（artificial intelligence,AI）技术的出现，5G 网络的建设呈现出多样化的特点。本文就 5G 网络建设规划与 AI 技术的结合展开探讨。1 5G 无线网络规划1.1 5G 网络建设策略（1）5G 网络主要建设于用户密集区、高价值区域，如写字楼商业区、居民住宅区、高校、高速公路、酒店、地铁等区域。（2）5G 网络应与 4G 网络协同建设，发挥各自的特点及作用，互相补足，各司其职。（3）在实际网络建设中，运营商应充分利用现网资源，尤其是基站的配套资源，以减少不必要的重复建设。（4）由于 5G 网络使用频率较高，覆盖范围较小。应考虑 4G 网络的补充覆盖，同时运用微小基站的灵活特点，多点布局微小基站，进行补点覆盖。（5）采用云无线接入（cloud谣radio access network,C谣RAN）架构（图 1），依托基带池的集中化处理、光缆传输网络，大幅降低了建设成本，扩大了网络覆盖区域。C谣RAN 架构的组网模式由于减去网络设备，提高了其抗干扰性，降低了功耗，同时也提升其频谱效率，有助于提高智能组网动态使用效率和信息集中处理能力。（6）三维多输入多输出（three谣dimension multiple谣input multiple谣output,3D谣MIMO）天线（图 2）使用了天线矩阵和信号优化算法相结合的技术，可以实现波束自动调整和辨别终端，从而提升网络覆盖的准确性和有效性。相对于传统的2D 天线，3D谣MIMO 天线能够进一步缩短覆盖传输距离，提升终端使用的信道质量。一方面降低了用户侧时延，减小了设备功耗，提高了终端速率，从而提升用户感知价值；另一方面则能有效利用频谱资源进行点对点覆盖。通过以上两个方面可以看出，3D谣MIMO 天线在 5G 网络建设中是不可或缺的设备1。1.2 频率规划频率规划是运营商建设好高质量网络的关键。图 1 C谣RAN 架构室内基带处理单元基带池中心机房通信设计与应用102023 年 7 月我国 5G 网络已经形成稳定且连续覆盖的规模，并由城市延伸至农村，形成面积大、覆盖广的战略布局。我国目前形成多家运营商、多张牌照、多个频段、多种网络制式共存的局面。通信频段的不同，信息传播能力、承载能力也有所不同。因此，如何利用、分配好有限的频率资源，如何做好 2G/3G/4G 以及 700 MHz频率的重耕以满足 5G 网络业务需求，值得深入探讨。从目前的网络需求来看，我国运营商 900 MHz的 2G 网络及 800 MHz 的 3G 网络已逐步退网，可将其网络频段用于重耕 4G、5G 网络。在接下来的很长一段时间内，我国将是 4G、5G 网络共存的网络局面，而 5G 网络在发展的同时需要依据不同发展情况进行因时因地调整2。（1）城区的 5G 网络发展。目前，我国运营商网络已经相继对全球移动通信系统（global system formobile communications,GSM）进行退网，并将 900 MHz网络频段用于建设窄带物联网频分双工（frequencydivision duplexing,FDD）900 网络。随着 FDD 网络的成形，F 频段将被用于重点覆盖，而对于用户少、干扰高的区域，则利用 5G 网络反开 3D谣MIMO 的模式进行补充覆盖。在 6G 时代来临之前，城区以 5G+4G 网络模式深度覆盖为主，同时对部分地区保留 GSM 语音进行辅助，即 5G 网络（700 MHz+2.6 GHz 全频段+4.9 GHz）、4G 网络（FDD 900+F+FDD/NR 1800）、GSM 语音将在很长一段时间内继续共存。（2）农村的 5G 网络发展。目前，城区 FDD 900仍存在大量低流量、低收益站点，可以通过用户数据分析的方式筛选出超闲站点，并对其进行拆除。城区拆除下来的 FDD 900 设备可用于农村超高需求站点。通过以上拆闲补忙的模式能够在节省采购投资的前提下盘活资源，同时扩大农村 900 MHz 网络覆盖范围。FDD 1800 资源重点覆盖于县城、城区等区域。通过以上合理资源布局促进农村的有效网络结构调整，即 5G（2.6 GHz 8T8R/32T32R+700 MHz）、4G（FDD 900+F）和 GSM 语音短期内共存。2 AI 技术AI 技术以计算机技术及信息技术为基础，通过大数据的神经算法分析模仿人类大脑思考，并进一步处理数据、得出结果，从而完成人工无法完成的工作。近年来，国内外都对 AI 技术的开发及应用有着相当大的科研投入，并先后出现了许多优秀的实际产品，如苹果的 siri、科大讯飞语音、ChatGPT、麦肯锡人工智能机器人等。AI 技术的出现将使人类的生活质量和生产力得到提升。通过信息的采集依托算法和数据的分析实现感知、交互和决策，人类可以将 AI 技术应用于各个行业领域（图 3），开发出标志性的场景创新，从而推动实现低成本、高效益地完成各项生产活动3。AI技术会淘汰老旧落后的密集技术产业，从而诞生出更多符合人类发展需求的高新科技类结构产业，最终推动人类进入普惠型智能社会。目前，我国的 AI 技术仍处于发展初期，仍未实现大规模多领域地广泛应用。2.1 AI 技术在 IT 行业的应用语音识别和图像识别是 AI 技术在 IT 行业的主要应用。语音识别是指将人类语言通过数字转换技术转换为计算机可辨别语言，并输入计算机，再将计算结果转换为人类语言与人类交互，如小米的小爱同学、百度的小度以及微信的语音转文字等。图像识别是通过光学仪器将收集的图像转换为数字信息，然后通过计算机进一步分析处理来获取有效信息。通过图像识别，人类可以利用机器深层次、高效率地分析判断图像画面并做出处理。目前，已大范围使用的人脸识别技术是图像识别技术之一，通过该技术可以进行应急事件抓拍、智能驾驶、交通侦查等4。2.2 AI 技术在医疗行业中的应用目前，AI 技术在医疗领域最突出的应用是智能图 3 AI 技术应用领域垂直应用机器人智能安防智能金融无人驾驶智能家居个人助手智能营销智能教育智能医疗电商物流关键技术深度学习、机器学习、计算机视觉、语音技术、人机交互基础支撑传感器、芯片、大数据、云计算、服务商、生物识别可穿戴设备通信设计与应用112023 年 7 月手术医生和智能诊断。早在 2015 年就举世闻名的“达 芬奇”机器人已经完成了上万例医疗手术。AI技术的不断发展将给人类的健康事业带来革命性的发展。2.3 AI 技术在交通行业的应用近年来，AI 技术应用于交通行业最大的亮点是无人机。由于目前国际局势的持续不稳定，许多国家都在无人机科研上投入了非常多的资源。与人工操控的无人机相比，应用 AI 技术的无人机能更精准、更灵活、更高效地完成目标任务。在未来的交通工具中，无人驾驶车辆也将是一大亮点。应用 AI 技术的无人驾驶车辆能够自动识别路面情况进行运载。车主只需输入指令即可实现车辆自动操控到达目的地，同时能实现车辆自动停泊，降低车主疲劳驾驶风险，减少车主寻车、泊车的时间。2.4 AI 技术在其他领域的应用由于 AI 技术是模拟人类大脑的神经网络算法，其应用领域可以推广到现实生活中的各个方面。由于算法的机器属性决定了其不会思维疲惫的特性。因此，AI 技术的应用是无极化的，其重点在于使用者的前端思维。3 基于 AI 技术的 5G 网络规划策略3.1 综合规划5G 网络的规划需要考虑的因素复杂多样，其中包括客户场景、用户分布情况、现网资源利用、网络架构规划、天线的配备选型等。在此基础上，可以借助 AI 技术进行大数据分析，通过算法建模模拟出合理的网络空间和维度，从而预判网络建设效果。同时，借助 AI 技术模拟无线网传输模型，实现网络需求预测、节省网络资源的目的，构建健康良好的网络。3.2 频率规划通过 AI 技术可分析无线网设备的使用情况（包括负载率、接通率等），智能优化调整系统频率，还能通过建立一个业务与频率相匹配的数据库，智能分析业务情况与频率使用情况的匹配性，从而实时、有效地进行频率释放和调用。基于 AI 技术的频率规划如图 4 所示。3.3 站址规划基站的选址准确率会直接影响其成本和收益。在站址规划过程中，借助 AI 技术建立网络模型并进行网络分析，将很大程度提高站址规划的性价比。对于规划后的站址选址可以根据实际建设环境，结合周期性地图和 AI 技术进行匹配，进而得出站址建设的可行性。3.4 天线选型规划3D谣MIMO 天线能很大程度扩大网络的覆盖范围，但其使用也大大增加了建设成本。可借助 AI 技术构建的数据库收集小区数据，有效区分繁忙与不繁忙小区簇，同时智能分析用户上下行速率需求、信道质量指示、物理资源模块利用率等数据，进行算法分析后得出 3D谣MIMO 天线的精准区域5。3.5 其他规划除上述基于 AI 技术的 5G 网络规划外，还有其他方面的结合延伸。例如，通过 AI 技术预测端到端的网络能力需求，进而完成集中单元/分布单元移动边缘计算的规划；基于获得各站点各时段的小区网络数据，通过 AI 技术进行数据分析后得出各站点的健康值，这将有利于单站的网络优化。4 结语目前，我国通信技术已经迈入 5G 网络稳定建设的时代，5G 网络已经对人们的日常生活、国家的建设产生深远影响。随着当前 5G 技术的进一步发展，AI 技术也在日渐成熟，使得人类生产更加智能化、自动化。探讨基于 AI 技术的 5G 网络规划策略能很大程度提高网络建设的质量，将使我国的科技创新迈出重要一步。参考文献1 李军.面向 5G 演进的场景化频率规划策略研究J.互联网天地，2022（10）：34-39.2 陈顺翔.5G 无线网规划方法和部署策略探析J.通信电源技术，2020，37（10）：221-222，225.3 金雷.5G 网络技术特点分析及无线网络规划J.计算机与网络，2021，47（7）：45.4 淡军，刘姜钧泰.关于 5G 网络技术特点及无线网络规划的分析J.电子测试，2020（8）：120-121，115.5 李亮.5G 网络技术特点分析及无线网络规划思考J.中国新通信，2020，22（1）：21.作者简介院黄超明（1987），男，汉族，广东汕头人，本科，工程师，主要从事通信网络规划设计工作。图 4 基于 AI 技术的频率规划采集数据挖掘预测动态分配AI 技术通信设计与应用12