5G助力智慧城市建设孙逸尘.pdf

5G助力智慧城市建设孙逸尘发布时间：2021-09-10T12:18:16.899Z来源：《中国科技信息》2021年10月上28期作者：孙逸尘[导读]智慧城市的建设需要强大的信息传输能力和处理能力，5G技术所具备的速度快、延迟低、接入量大的特点决定了其必然是智慧城市建设中的底层技术。上海市同济大学第二附属中学孙逸尘200060摘要：智慧城市的建设需要强大的信息传输能力和处理能力，5G技术所具备的速度快、延迟低、接入量大的特点决定了其必然是智慧城市建设中的底层技术。本文介绍了5G所具备的技术特点和各国5G发展现状，分析了智慧城市建设所需要的技术结构：感知层、数据层和应用层，介绍了5G在智慧城市生活中的四个典型应用，并对5G在智慧城市中的应用提出了建议。关键词：智慧城市；5G；技术体系架构引言1智慧城市是国家提升服务水平和效率的重要手段。它能通过对物联网，云计算，大数据，空间地理信息促进城市发展的新理念，新模式。IBM提出，智慧城市的发展能引领世界走向繁荣，实现更高的技术上限。因此，技术的不断成熟是推动智慧城市发展的主要因素。在2017年-2021年中国智慧城市市场规模预测中，从2017年的6万亿元，一直到2021年的18.7万亿元，呈现出稳步提升的发展趋势，有着较好的市场前景。体现了智慧城市在当今时代的重要地位，和其不可小觑的发展空间。智慧城市的2基础技术能力虽然智慧城市的定义目前还没有权威的定论，但总来看是希望将城市建设为一个连续、高效、整合、开放的生态系统，因此必须有非常强大的技术基础能力。笔者认为，智慧城市必须要具备两个方面的基础技术：一是连接能力，在城市运转过程中实现人与人、人与物、物与物的全方位连接。智慧城市中信息的获取是至关重要的，没有信息就无法对城市的道路、交通、商业状况进行描述，也就无法作出相应的决策，自然无法实现“智慧城市”的功能。二是数据处理和分析能力，近些年来随着算法的进步和互联网技术的进步，人工智能技术突飞猛进，已经能够在某些领域实现比人类更加精准的决策，而智慧城市的发展与实时的运算和智能化决策是无法分割的。与4G相比，5G在技术上有三大特点：速度更快、接入量更大、延迟更低。例如就用户体验速率而言，4G的速度在10-100Mps，而5G的速度可以达到0.1-1Gps，是前者的十倍。连接数密度方面，4G在单位面积里支持的在线设备的数量总和是十的五次方每平方公里，而5G可以做到将设备连接量达到十的六次方每平方公里。端到端时延这一领域，4G的时延为1ms-100ms，5G能将时延控制在1ms，提高了10倍，给予了更多技术上的可能与可行性。移动性方面，4G能接受的相对最大移动速度只有350km/h，5G能达到500km/h甚至更快。再说及流量密度，4G的总流量仅为0.1Gbps/m2，5G将流量提高到了100Gbps/m2，是4G的100倍。而用户的峰值速率在4G中只有1Gbps，5G能达到10-20Gbps的极高速率，相比4G提高了20倍，让用户的体验有了保障。最后在频谱效率中，4G所占信道的宽度为1倍，5G为3-5倍，也存在3-5倍的差距。显然，5G对于上述的两个基础技术能力有着近乎完美的支持，因此5G的出现对于智慧城市的意义是巨大的。智慧城市的技术体系架构3如前文所言，智慧城市是经济发展和技术发展共同作用下的产物，因此对于智慧城市如何构建这一问题既要从顶层设计上搭好四梁八柱，也要从技术上夯实基础。总的来看可以将智慧城市分为三个结构：感知层、数据层和应用层。感知层3.1感知层对智慧城市而言就像人类的感官与相应的神经传输系统，能够随时收集城市中的海量信息并实时传输到“大脑”中去，其基本任务有两个：“感官感知”与“信息传输”。感官感知，顾名思义，通过布置在智慧城市各个位置、各种种类的传感器实现信息的感知与采集，例如手机，摄像头，无线网关等设备进行感知与采集，再通过3、4、5G，WiFi，蓝牙，互联网等平台技术将数据进行交互与传递，信息传输则是在前者完成后通过各种方式实现信息的传输与交换，最终达到人与物、物与物、人与人之间的信息交流。数据层3.2数据层主要负责将基础网络交互和传递来的信息数据做汇聚、关联、存储和处理功能，相当于城市的“中枢神经”。总体上看可以分为平台资源和数据智能两个方面。平台资源方面包含数据服务、工具组件、基础资源、数据中台、资源中台、资源目录、基础数据库、主题数据库、业务数据库等。主要用于数据抽取、数据清洗、数据加载、流程调度、异常处理。而在数据智能方面，智慧城市则对集中起来的数据进行统一处理，依托于城市产生的语音、图像、视频、地图等海量资源进行深度挖掘。应用层3.2这一层是基于感知层和平台层之上的，它集合了这两层的数据传输贡献，对于不同行业不同情景中的需求提供一系列智慧应用及平台信息数据的整合