5 G通信中的物聯(lián)網(wǎng)變革與發(fā)展

武警貴州省總隊(duì)遵義市支隊(duì) 王宇濤

5 G通信中的物聯(lián)網(wǎng)變革與發(fā)展

武警貴州省總隊(duì)遵義市支隊(duì) 王宇濤

5G移動(dòng)通信技術(shù)是目前通信技術(shù)中的前沿科技，在2020年后能夠得到應(yīng)用和普及，也是現(xiàn)在通信領(lǐng)域研究的重點(diǎn)方向[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)又是目前正在興起和國(guó)家重點(diǎn)研究探索的新興技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代將隨著5G網(wǎng)絡(luò)的建成得到更好更快的發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)生活工作智能化。文章重點(diǎn)論述5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用趨勢(shì)，并闡述5G網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和技術(shù)提升帶來(lái)的巨大推動(dòng)，并論證5G網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的共生關(guān)系。

5G通信；物聯(lián)網(wǎng)；智能化

0 前言

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是面向2020年之后的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，是2G/3G/4G數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果[1]。5G網(wǎng)絡(luò)具有傳輸速率快、穩(wěn)定性強(qiáng)，保密性高等特點(diǎn)。伴隨4G時(shí)代產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)射頻識(shí)別系統(tǒng)(RFID)、紅外感應(yīng)系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，把家電、PC等終端與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，形成物品與物品相互連接的分布式網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)物品交互智能化。作為互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)的衍生技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)重新定義了人們的生活和產(chǎn)業(yè)模式，隨著5G網(wǎng)絡(luò)逐步投入使用，將會(huì)給物聯(lián)網(wǎng)提供更加便利、高效的運(yùn)行環(huán)境，也會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端的研發(fā)和使用產(chǎn)生顛覆性革新。

1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 政府關(guān)注度高，政策開(kāi)辟綠色通道

2016年發(fā)布的《5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)》白皮書(shū)提煉了網(wǎng)絡(luò)切片、移動(dòng)邊緣計(jì)算、按需網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，以用戶(hù)為中心的無(wú)線接入網(wǎng)，以及能力開(kāi)發(fā)等5G通信的創(chuàng)新技術(shù)，給出5G架構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)建議[4]。國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出“發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)環(huán)應(yīng)用”，將致力于加強(qiáng)通用協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的研究，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)不同行業(yè)不同領(lǐng)域應(yīng)用間的互聯(lián)互通、資源共享和應(yīng)用協(xié)同，通過(guò)開(kāi)環(huán)應(yīng)用示范工程推動(dòng)集成創(chuàng)新，總結(jié)形成一批綜合集成應(yīng)用解決方案，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高信息消費(fèi)和民生服務(wù)能力，提升城市和社會(huì)管理水平。

1.2 各行各業(yè)積極探索，創(chuàng)新產(chǎn)品百花齊放

目前，騰訊、阿里、小米、360、華為等國(guó)內(nèi)知名的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，都投入了巨額資金和大量技術(shù)人員參與到物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)當(dāng)中，智能家居、無(wú)人駕駛、人體芯片植入等技術(shù)都已初見(jiàn)成果，其中以智能家居為代表的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，已經(jīng)走進(jìn)了尋常百姓人家，為大眾所接納，并廣泛使用。智能掃地機(jī)器人、智能感應(yīng)照明、智能報(bào)警，都是這一時(shí)期的代表。

1.3 民眾理念進(jìn)步明顯，主動(dòng)參與技術(shù)創(chuàng)新

有創(chuàng)新意識(shí)才能奮發(fā)有為，隨著互聯(lián)網(wǎng)逐漸深入人們生活，加上中央政策導(dǎo)向，民眾的創(chuàng)新意識(shí)也得到了前所未有的激發(fā)，都紛紛參與到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的體驗(yàn)和創(chuàng)新中來(lái)。特別是在各大高校，電子計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)學(xué)生積極申請(qǐng)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課題進(jìn)行研究，成果豐碩。許多電子制作愛(ài)好者和無(wú)線電愛(ài)好者，均在物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)上取得了不少專(zhuān)利。

2 5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的變革

2.1 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，變革的起步

在3GPPRAN第187次會(huì)議關(guān)于5G短碼方案討論中，中國(guó)華為推薦的PolarCode(極化碼)方案獲得認(rèn)可，成為5G控制信道eMBB場(chǎng)景編碼的最終解決方案。相比4G時(shí)代的追趕者者，如今的中國(guó)已成為5G標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)導(dǎo)者。但這只是萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步，今后的標(biāo)準(zhǔn)制定，必須要考慮到多網(wǎng)絡(luò)、多系統(tǒng)融合，才能使物聯(lián)網(wǎng)隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，發(fā)生技術(shù)上、功能上、體驗(yàn)上的顛覆性變革。同時(shí)，可以更深層次推動(dòng)通信模塊、網(wǎng)絡(luò)制式、發(fā)射頻段的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，降低物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備入網(wǎng)門(mén)檻。

2.2 拓展傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及技術(shù)指標(biāo)

5G不再單純地強(qiáng)調(diào)峰值速率，而是綜合考慮8個(gè)技術(shù)指標(biāo)：峰值速率、用戶(hù)體驗(yàn)速率、頻譜效率、移動(dòng)性、時(shí)延、連接數(shù)密度、網(wǎng)絡(luò)能量效率和流量密度。[2]在終端密集性極高的物聯(lián)網(wǎng)，相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的距離非常短，且不同終端的通信模塊在頻率、制式等技術(shù)指標(biāo)上還略有差異，這與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議算法有很大的不同，有必要對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，或設(shè)計(jì)一個(gè)全新的、兼容性強(qiáng)、可用性高協(xié)議算法來(lái)解決問(wèn)題。

2.3 提升安全性和同步性

萬(wàn)戶(hù)互聯(lián)，意味著每時(shí)每刻入網(wǎng)的終端都會(huì)以指數(shù)級(jí)倍增，從終端和接口的層面來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全乃至國(guó)家安全問(wèn)題更加突出，使得物聯(lián)網(wǎng)的安全防護(hù)成為一個(gè)迫在眉睫的課題。不能簡(jiǎn)單的將物聯(lián)網(wǎng)安全等同于傳統(tǒng)意義上的網(wǎng)絡(luò)安全，應(yīng)該從標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、硬件等幾個(gè)方面，應(yīng)用數(shù)據(jù)同步、云計(jì)算等新技術(shù)，探索安全防護(hù)手段。同時(shí)，也應(yīng)該嚴(yán)格入網(wǎng)檢測(cè)體系，形成一套切實(shí)可行的入網(wǎng)檢測(cè)模式，對(duì)于達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，限制其入網(wǎng)。

3 5G網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)

3.1 突破網(wǎng)絡(luò)瓶頸限制

5G網(wǎng)絡(luò)建成后，速率將會(huì)是4G網(wǎng)絡(luò)的100倍，意味著以手機(jī)、平板為代表的移動(dòng)終端，信息獲取的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量會(huì)有質(zhì)的提高。從智能家居的角度來(lái)看，信息獲取會(huì)從4G網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣畔?，為云?jì)算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合奠定基礎(chǔ)，從而邁向智能化時(shí)代。

3.2 覆蓋面擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)

5G網(wǎng)絡(luò)采用的高頻段傳輸技術(shù)、多天線傳輸技術(shù)、設(shè)備間直接通信技術(shù)，在增強(qiáng)了傳統(tǒng)蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型的同時(shí)，也加強(qiáng)了終端與終端之間的通信手段，在增強(qiáng)了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面、頻段的使用率的基礎(chǔ)上，大大減小了終端通信模塊體積，且融入了智能交互的技術(shù)保障。植入性能的提高，為更多終端入網(wǎng)提供了條件，真正意義上實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)物互聯(lián)。更能夠?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)的人性化、個(gè)性化創(chuàng)新提供思路，比如低功耗、低輻射、低噪聲，都是5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)步的關(guān)鍵因素。

3.3 驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新思維

由于網(wǎng)絡(luò)瓶頸的突破，許多在4G網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能得以實(shí)現(xiàn)，將會(huì)對(duì)新技術(shù)的研發(fā)帶來(lái)更高的平臺(tái)，如智能導(dǎo)航駕駛、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等高科技研發(fā)和應(yīng)用，都必將得到突破性進(jìn)展。這就會(huì)引發(fā)大量關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新思維，眾多的新興技術(shù)應(yīng)用會(huì)不斷涌現(xiàn)，將物聯(lián)網(wǎng)的作用發(fā)揮到極致，更好的服務(wù)社會(huì)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，5G網(wǎng)絡(luò)也不是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的終結(jié)，而是更高的起點(diǎn)，隨著5G網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的深度融合與革新，下一代網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)也并不遙遠(yuǎn)，而物聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)版和創(chuàng)新技術(shù)都將指日可待。

4 結(jié)論

5G與物聯(lián)網(wǎng)是相互發(fā)展，共同進(jìn)步，又相互依賴(lài)的兩項(xiàng)技術(shù)，共同組成了智能化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系，中國(guó)需要明晰通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)共生的定位，5G網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)提供了良好的進(jìn)步環(huán)境和空間，物聯(lián)網(wǎng)也為5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。相信在2020年左右，隨著5G網(wǎng)絡(luò)投入商用，將會(huì)引爆新一輪的技術(shù)革新，萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代將會(huì)有更多新奇的技術(shù)和工作生活方式等著我們?nèi)ヌ剿?。事?shí)證明，中國(guó)不論是在技術(shù)、政策環(huán)境還是民眾意識(shí)等等方面，在5G和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展上都走在了世界前列。我們應(yīng)該看到，中國(guó)有實(shí)力憑借5G網(wǎng)絡(luò)下的物聯(lián)網(wǎng)，驅(qū)動(dòng)社會(huì)變革、生產(chǎn)力變革和意識(shí)形態(tài)變革，從而使中國(guó)成為世界強(qiáng)國(guó)，引領(lǐng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展。

[1]曾劍秋．5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢(shì)[J]．電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2017,02:1-4．

[2]張平．5G若干關(guān)鍵技術(shù)評(píng)述[J]．通信學(xué)報(bào),2016,07:15-18．

[3]劉錦．我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J]．企業(yè)經(jīng)濟(jì),2013,04:114-117．

[4]魏軍．5G通信技術(shù)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展[J]．集成電路應(yīng)用,2017,01:75-79．

[5]錢(qián)志鴻．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J]．電子學(xué)報(bào),2012,05:1023-1029．