5G 移動通信技術下的物聯(lián)網(wǎng)時代研究

莫淑紅

（中移鐵通有限公司平?jīng)龇止荆拭C 平?jīng)?744000）

5G 移動通信技術是指第五代蜂窩網(wǎng)絡通信技術，目前，該技術的性能目標為低延遲、低成本、高效率以及支持大規(guī)模設備連接。而在物聯(lián)網(wǎng)時代下，5G 的出現(xiàn)，打破了信息傳輸效率低、延遲等問題對物聯(lián)網(wǎng)技術應用所產(chǎn)生的制約，全面提升了物聯(lián)網(wǎng)技術的使用性能，為物聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展奠定了扎實的基礎。

1 物聯(lián)網(wǎng)時代的高效特質研究

1.1 高速傳輸

就目前來看，在物聯(lián)網(wǎng)時代下，5G 技術塑造出的高效特質主要體現(xiàn)在高速、穩(wěn)定、規(guī)?；男畔鬏敺矫妫涫沟梦锱c物之間的互聯(lián)反應可以更好地滿足各領域的智能化、自動化發(fā)展需求，促進了物聯(lián)網(wǎng)時代下各領域的發(fā)展。從高速的角度來看，相較于上一代的4G 通信技術，5G 技術在傳輸速度上具有較大的突破。一般來說，當前的5G 通信的傳輸峰值速度可達10 Gbps，最低的傳輸速度也可達到7.5 Gbps，也就是說，借助5G 來下載一個1G 左右的文件，所需時間僅為1 s，該信息傳輸速度基本可以與有線光纖媲美。而5G 技術賦予物聯(lián)網(wǎng)時代的高速優(yōu)勢，不僅體現(xiàn)在網(wǎng)速上，還體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術本身的應用性能上。利用這種高速傳輸模式，物聯(lián)網(wǎng)技術下，物與物之間的交流、感知將更具時效性，有助于物聯(lián)網(wǎng)技術的推廣。

1.2 穩(wěn)定傳輸

5G 物聯(lián)網(wǎng)時代的高效特質，除體現(xiàn)在信息傳輸速度方面以外，也較為明顯地呈現(xiàn)在了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性上。從該角度來看，基于4G 技術的信息傳輸，被制約在Zibee、Wi-Fi等網(wǎng)絡協(xié)議的框架中，導致其信息傳輸能力有限，一旦存在連接時間過長、信息傳播量過大的情況，其就會出現(xiàn)“停擺”的現(xiàn)象，造成信息傳輸中斷，影響技術運行的穩(wěn)定性，而在5G 技術下，由于其對應蜂窩窄寬帶物聯(lián)網(wǎng)，因此，能保持相對獨立的信息傳輸，打破了網(wǎng)絡協(xié)議框架為其信息傳輸帶來的干擾、限制，使信息傳輸更加穩(wěn)定。基于此，5G 物聯(lián)網(wǎng)時代下的物與物之間的數(shù)據(jù)連通，能夠有效達到持續(xù)性的要求，使得物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運行更為可靠，塑造出了物聯(lián)網(wǎng)時代下信息化領域的高效優(yōu)勢。

1.3 規(guī)?；瘋鬏?/h3>

從高效性的物聯(lián)網(wǎng)時代特質角度來看，規(guī)?；男畔鬏斒俏锫?lián)網(wǎng)設施使用推廣的重要保障，有助于物聯(lián)網(wǎng)技術應用的常態(tài)化發(fā)展。在此過程中，由于5G 技術不受網(wǎng)絡協(xié)議框架制約，加之人們對其配套設施的優(yōu)化，使其能夠支持更多終端，同時連接到物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸網(wǎng)絡中，擴大了物聯(lián)網(wǎng)的使用規(guī)模，例如，在家居物聯(lián)網(wǎng)的應用中，基于5G 技術，人們建設了大規(guī)模的MIMO 天線系統(tǒng)，讓水、電、煤氣等多種傳感設施可以順利接入到物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸系統(tǒng)中，以便于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)向用戶提供水、電、煤氣等信息，構建出優(yōu)質、高效的物聯(lián)網(wǎng)設施功能。

2 物聯(lián)網(wǎng)時代的泛在特質研究

2.1 家居場景下的泛在特質

通常情況下，5G 作為蜂窩網(wǎng)絡技術，其本身就具備泛在的特性，因此，將其應用到物聯(lián)網(wǎng)建設中，可以有效擴展物聯(lián)網(wǎng)應用的廣度，使物聯(lián)網(wǎng)技術得以適應各類場景的應用需求，促進了物聯(lián)網(wǎng)時代泛在特質的形成。就目前來看，該項特質主要體現(xiàn)在家居、交通、生產(chǎn)等多個物聯(lián)網(wǎng)應用場景中，極大地改變了大眾的生活與工作。其中，在家居應用場景下，借助5G 技術，各類傳感器和終端，可以在無需光纖網(wǎng)絡的情況下，直接接入物聯(lián)網(wǎng)中進行信息傳輸，同時，物聯(lián)網(wǎng)也基本支持所有常規(guī)、異構終端的接入，使物聯(lián)網(wǎng)可以覆蓋家居環(huán)境中的所有設施，如洗衣機、電視機、加濕器等，形成了其在家居場景中無處不在的狀態(tài)，塑造出了家居場景下物聯(lián)網(wǎng)時代的泛在特質。

2.2 交通場景下的泛在特質

在交通場景下，物聯(lián)網(wǎng)的應用主要體現(xiàn)在智能汽車的自動駕駛功能上。在此過程中，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)必須能夠幫助車輛及時、準確地感知障礙、路況，并將響應的信息傳輸給決策系統(tǒng)，以保證車輛駕駛的安全性。在此期間，一旦出現(xiàn)信號延遲、信息傳輸停擺的情況，就會造成交通事故，因此，物聯(lián)網(wǎng)技術下的信息傳輸必須具備較強時效性、連續(xù)性。基于此，在交通場景下，物聯(lián)網(wǎng)的有效運用依賴于5G 技術的應用，使得物聯(lián)網(wǎng)設施可以借助5G 本身的泛在性能，在極大的范圍內，均能夠保證自身對路況感知、判斷的準確性與時效性，增強了物聯(lián)網(wǎng)的泛在性能，提升了物聯(lián)網(wǎng)技術的應用水平。

2.3 生產(chǎn)場景下的泛在特質

在5G 技術下，物聯(lián)網(wǎng)內的物質之間可以進行有效地溝通與響應，使得生產(chǎn)用機械之間得以進行自動化的交互，實現(xiàn)了生產(chǎn)場景下物聯(lián)網(wǎng)的泛在應用，例如，在機械加工中，利用5G 技術，負責第一道生產(chǎn)操作的機械可以在加工操作完畢后，立即將信息傳輸給負責第二道工序操作的機械，而該機械在收到信號后，馬上開始第二道工序的操作，使得兩道工序之間可以達到無縫對接，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)場景下的應用?；诖?，在5G 技術的作用下，物聯(lián)網(wǎng)技術有望在所有的機械生產(chǎn)程序中應用，形成其泛在的特點。

3 物聯(lián)網(wǎng)時代的萬物互聯(lián)特質研究

3.1 數(shù)據(jù)形式的互聯(lián)

從本質上來看，物聯(lián)網(wǎng)的萬物互聯(lián)特質，主要是指其通過將物質塑造為獨立的IP，然后將IP 的行為，轉化為數(shù)據(jù)形式，發(fā)送給其他IP，使其他IP 能夠根據(jù)數(shù)據(jù)信號加以相應，實現(xiàn)萬物的互聯(lián)互通。在此過程中，物聯(lián)網(wǎng)將萬物轉化為數(shù)據(jù)形式，并通過數(shù)據(jù)傳輸達到跨越空間的萬物互聯(lián)效果，由此可見，數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)是物聯(lián)網(wǎng)運行的核心環(huán)節(jié)，而5G 技術的應用，為數(shù)據(jù)信息的傳輸提供了高質量的渠道，直接改變了該核心環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，使該環(huán)節(jié)更加高效、穩(wěn)定，突出了物聯(lián)網(wǎng)技術的萬物互聯(lián)優(yōu)勢，促進了各領域的物聯(lián)網(wǎng)化發(fā)展，開啟了各領域的物聯(lián)網(wǎng)時代。

3.2 異構終端接入

在萬物互聯(lián)這一5G 物聯(lián)網(wǎng)時代特質上，異構終端的接入，使得物與物之間的互通互聯(lián)，不受物質之間差異的約束，徹底跨越了物質形態(tài)的界限。但在傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術條件下，異構終端之間所發(fā)出的信號格式存在較大的差異，使得信息在傳遞、接收過程中需要經(jīng)過信號格式處理這一個環(huán)節(jié)，而該環(huán)節(jié)的存在拖慢了終端之間的反應速度，影響了物聯(lián)網(wǎng)技術的應用效果。而5G 技術的出現(xiàn)，極大地縮短了信息傳輸環(huán)節(jié)的時長，為信號格式轉換、統(tǒng)一提供了充足的時間，在保證異構終端之間正?；ヂ?lián)的情況下，提高了終端之間的信息反應效率，增強了物聯(lián)網(wǎng)時代下萬物互聯(lián)的落實效果，有助于物聯(lián)網(wǎng)技術水平的優(yōu)化發(fā)展。

3.3 互聯(lián)安全性

在物聯(lián)網(wǎng)時代的背景下，5G 技術的應用極大地改善了萬物互聯(lián)的效果，但隨著異構終端的大量接入，使得網(wǎng)絡系統(tǒng)邊界區(qū)域數(shù)量逐漸增加，同時，由于異構終端可以直接連接物聯(lián)網(wǎng)后臺，因此，惡意代碼很容易從異構終端被傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)中，形成安全隱患。此外，當前大部分異構終端缺乏配套的安全防護措施，基本均處于“裸奔”的狀態(tài)，嚴重影響了萬物互聯(lián)的安全性。為此，鑒于5G 技術的特質，人們逐漸開始向內生安全的方向展開5G 網(wǎng)絡安全框架研究，以完善5G 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡安全防御體系，以保證萬物互聯(lián)的安全性。

4 物聯(lián)網(wǎng)時代的智慧特質研究

4.1 智慧家居

智慧家居領域是最早的物聯(lián)網(wǎng)技術實踐領域，也是中國人工智能發(fā)展戰(zhàn)略的重點部分。但在以往的物聯(lián)網(wǎng)技術條件下，智慧家居設施離不開Wi-Fi 的支持，而Wi-Fi 的穩(wěn)定性較差，容易受外界干擾，使得物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧化發(fā)展受到制約。而5G 技術的應用，使得家居智能設備可以突破Wi-Fi的制約，也無需安裝配套的網(wǎng)關、路由器等設施，促進了智慧家居的輕量化，增強了智慧家居用戶體驗，有助于物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)化。而5G 技術所帶來的商業(yè)化優(yōu)勢，物聯(lián)網(wǎng)智慧技術將得到更加全面的應用普及，推動物聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展[1]。

4.2 智慧物流

現(xiàn)階段，電子商務的蓬勃發(fā)展，催生了大規(guī)模的物流產(chǎn)業(yè)，并使其逐步成為了市場經(jīng)濟中的一個重要主體。而在物聯(lián)網(wǎng)技術下，大部分物流環(huán)節(jié)均可以實現(xiàn)自動化，構建處理智慧物流產(chǎn)業(yè)，降低了工作者的勞動強度，也節(jié)約了人力資源成本。在此過程中，5G 技術的應用可以大幅度地提高機械自動化運作的效率，大幅度增加物流吞吐量，不僅能夠加快推進物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且還可以通過降低物流成本帶動電商產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升物聯(lián)網(wǎng)時代下市場經(jīng)濟的發(fā)展水平。此外，5G 技術在智慧物流中的應用，還能夠消除當前4G 背景下物流信息與實物之間的不對稱性，優(yōu)化物流服務用戶體驗，更好地塑造出物聯(lián)網(wǎng)時代的智慧特質[2]。

4.3 智慧工廠

工廠領域作為對自動化、智慧化生產(chǎn)技術需求較大的領域，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用，極大地提高了工廠的生產(chǎn)效率、壓縮了生產(chǎn)成本，促進了工廠智慧化的發(fā)展。但在4G 技術的背景下，由于信息傳輸速率無法滿足需求，導致一些對操作動作時效性要求較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，依然無法實現(xiàn)機械自動化，阻礙了工廠智慧化的發(fā)展。而5G 技術的應用，使得設備、操作者、系統(tǒng)之間可以實現(xiàn)高效協(xié)同，構建出閉環(huán)自動化生產(chǎn)體系，以提升工廠智慧化生產(chǎn)水平。目前，5G 技術在智慧工廠建設中的應用，使網(wǎng)絡延遲被控制在了0.1 ms以內，有效地滿足了各生產(chǎn)環(huán)節(jié)對操作動作時效性的要求，促進了物聯(lián)網(wǎng)時代下，工業(yè)生產(chǎn)力水平的發(fā)展。

5 結論

綜上所述，有效應用5G 移動通信技術，有助于物聯(lián)網(wǎng)在各領域的持續(xù)滲透。在物聯(lián)網(wǎng)時代下，借助5G 技術可提高互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通信效率，擴大物聯(lián)網(wǎng)技術應用范圍，強化物聯(lián)網(wǎng)技術性能，推進生活與生產(chǎn)的智慧化發(fā)展進程，從而全面改善大眾的生活、生產(chǎn)水平，促進新市場經(jīng)濟主體的形成。