5G时代智慧城市建设策略探讨

发布时间：2020-12-19

　　摘要：本文阐述了5G时代智慧城市的典型应用场景及建设策略进行了探讨，以供同仁参考。

　　关键词：5G时代;智慧城市;应用场景;建设策略

　　前言

　　智慧城市指的是将信息与通信技术手段相结合，对整个城市经济活动的各项关键信息进行收集、分析与整合工作，以最大化优化城市功能为总目标，在推动国民经济的同时利用相关科技与技术分析，以此提高大众的生活水平。随着现代化进程的日益加快，未来的城市人口数量将会越来越多，因此，建设现代化的智慧城市已经成了当下城市发展的必然趋势。基于此，本文阐述了5G时代智慧城市的典型应用场景及建设策略进行了探讨，以供同仁参考。

　　二、5G时代智慧城市应用场景分析

　　新型智慧城市业务是结合5G网络时代经济社会发展衍生出来的具有新时期特征的智慧应用，是在目前智慧城市发展中的不足和未来发展趋势基础上提出来的新型智慧城市。5G时代典型应用场景如图1所示。

　　(1)5G+智慧交通。交通是城市的重要组成部分。5G高速率、低时延、大容量连接的性能优势将与智慧交通应用场景深度融合，车联网是其中最为重要的应用之一。5G网络能在毫秒级别实现各种事务的响应，是车联网达到极致安全和100%可靠性的必要手段，使人、车、路之间进行实时信息交互，为车路协同、远程驾驶、自动驾驶提供可靠保障，保证车辆在高速行驶中的安全。同时，5G能使大量终端和车辆进行联网，支持交通数据全面精细化采集。5G将成为城市交通领域的重要连接技术，有效提高交通运行效率，提升用户出行体验，减少道路交通拥堵。

　　(2)5G+智慧市政。城市建设离不开庞大的市政设施。5G的海量连接性能将支持大规模的市政传感设备联网，如智慧灯杆、智能井盖、智能消防栓、智能抄表、智能环保等感知设施，并将采集到的数据信息通过5G网络上传到城市大脑平台，从而实现对城市环境、市政信息的全面采集管理，构成智慧城市建设的基础。

　　(3)5G+智能制造。智能制造中的无人工厂、工业自动化、远程操控等需要高可靠低时延的通信网络，5G可以满足这样的需求。5G将广泛深入应用于工业领域的工业生产、远程设备控制、产品全生命周期追踪等各环节，利用智能联网机器人、AGV运送小车、AR智能眼镜等辅助设备，有效提高生产效率，使智能制造成为可能。

　　(4)5G+智慧医疗。5G将为智慧医疗提供低时延高可靠的网络连接，4K/8K高清摄像头、显示和触觉感应设备、机械手等接入大带宽的5G网络，进行实时远程多方会诊、远程手术、远程超声波，医生可以不受地域限制为病人进行诊疗、手术。医疗领域对网络的可靠性和实时性有较为严苛的要求，且海量医疗监护设备、可穿戴终端需要联网，仅有5G网络可以支持。

　　(5)5G+智能安防。公共安全也是智慧城市建设中的一个重要领域。智能安防指在城市中全面部署高清视频监控摄像头，5G网络的大带宽接入能力和高速率特性能够支持4K高清视频实时传输，提升监控视频的回传质量和效率。基于5G的智慧城市安防系统，不仅可以为城市海量监控视频数据的传输和分析处理提供更先进的网络，实现对城市各种安全事件的及时响应，并进行智能预警或自动报警，还可以实现精准的人脸识别和人员追踪，提升城市安防能力。

　　三、5G时代智慧城市建设策略

　　5G连接和大数据的商用进程与规模化应用将为智慧城市的发展提供重要技术基础，创造更多可能。5G时代智慧城市的整体框架如图2所示。智慧城市包括感知层、网络层、数据中心层、平台层、应用层、展示层和用户层。智慧城市的建设不可能一蹴而就，必须分阶段进行建设，主要分为三个方面进行建设，包括基础设施、平台层、应用层。概括地说图2中的感知层、网络层、数据中心层为基础设施。平台层包含大数据服务支撑平台、运营管理平台和业务应用使能平台。城市运营管理平台主要用于车辆管理、绿色节能管理、人员管理、城市监控和运维管理等。业务应用使能平台主要为用户或企业实现城市统一门户、信息驿站、统一通信、呼叫中心、桌面云和融合会议等。应用层基于平台层，主要提供包括城市管理、企业服务、产业服务、政务服务和生活服务。用户层依然是政务、企业和个人。智慧城市平台层总体建设大致包括三个方面：

　　(1)基础设施即服务(IaaS)层：IaaS层采用统一的硬件资源，通过IaaS服务向平台即服务(PaaS)

　　平台以及各个专业应用的平台层提供服务。该层由服务器、存储、网络、安全设备组成的计算资源池、存储资源池、网络资源池和安全资源池，为智慧城市的PaaS层、软件即服务(SaaS)层、云管理平台的信息运算、信息存储、信息交换、信息安全防护提供基础设备资源。基础设施层负责物理设备自身和虚拟资源池的健康运转和管理，负责对各类资源池进行容量分配及控制等。

　　(2)平台即服务层：PaaS层将SaaS应用运行所需的IT资源和基础设施以服务的方式提供给用户，包括中间件服务、信息服务、连通性服务、整合服务和消息服务等多种服务形式。它提供定义应用需求的相关接口，将应用需求映射为物理的IT资源和基础设施的具体配置和拓扑结构，并进行快速部署;将应用需求映射为运行策略，在运行时，根据系统运行的实际状况，例如，负载状况，动态地对物理的IT资源和基础设施进行调整，如调整负载分配或增减计算资源，使应用具备足够的弹性和灵活性，以实时动态地满足应用需求。其中包括应用部署和运行平台、数据服务、云能力层及调度引擎四部分：①应用部署和运行平台：实现了云平台PaaS的云能力封装，包括业务容器引擎资源管理服务和IT能力引擎两部分。②数据服务：通过云能力层提供的统一数据库即服务接口来调用底层的数据库资源，完成面向业务的数据模型构建、 数据分析、 业务访问及安全控制。

　　③云能力层：利用IaaS提供的服务，实现云能力的封装，包括数据库服务、自动缩放服务、中间件服务、存储服务、数据分析服务和Web接入服务。④调度引擎：调度引擎实现了对云平台资源的动态调度，包括资源分配、弹性伸缩、资源使用优先级调度、迁移和负载均衡等。

　　(3)云管理平台：云管理平台为整个智慧城市云平台的运行提供管理功能，实现对资源、服务的管理工作，它整合了IaaS和PaaS的管理功能，IaaS管理实现对各类基础设施资源的统一管理，形成统一的计算、 存储、 网络资源池。 PaaS管理实现对IaaS层的统一调用， 实现统一PaaS能力支撑平台， 包括监控调度、 资源能力、能耗管理、计量统计、安全策略，以及多中心等方面的统一管理。

　　相关期刊推荐：《中国新通信》杂志是由工业和信息化部主管，电子工业出版社主办。报道领域覆盖信息通信业上中下游产业链条，通信网络运营、技术研究开发、设备制造领域;各个行业通信领域的技术、管理层面;应用和服务领域。

　　四、结语

　　智慧城市是数字城市的延伸和升级，充分运用物联网、云计算、光网络、移动通信、移动互联网等通信和信息技术手段。而5G网络是智慧城市建设的关键所在，智慧城市的发展离不开5G网络的加持。5G为智慧城市的建设提供了高速、稳定、可靠的网络通信基础，与物联网、大数据、云计算、边缘计算等新一代信息技术融合，将促进城市新应用、新产业发展，在交通出行、市政设施、工业生产、医疗健康、安防监控等领域产生颠覆性的效果，使城市治理更加高效、市民生活更加便捷。——论文作者：廖浩东，何颖