5G通信技術(shù)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

汪洋

摘要：基于5G通信產(chǎn)業(yè)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展情況來(lái)看，在中未來(lái)的經(jīng)濟(jì)體制發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)必然是一項(xiàng)基本技術(shù)。它將為在我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展中提供最有效的技術(shù)支持。希望能為相關(guān)工作和研究提供參考和帶來(lái)思考。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈；發(fā)展

1、5G通信技術(shù)簡(jiǎn)介

通信技術(shù)的變更日新月異，在4G通信技術(shù)發(fā)展地如火如荼的時(shí)候，5G已漸漸走進(jìn)人們的視野。第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱5G，也叫做第五代移動(dòng)通信技術(shù)。2013年5月13日，韓國(guó)三星電子有限公司宣布，已成功研發(fā)第5代移動(dòng)通信的核心技術(shù)，可以在28GHz頻段以大于每秒1Gbps的速度傳輸數(shù)據(jù)，并且傳輸距離長(zhǎng)達(dá)2公里。然而，目前使用的第四代長(zhǎng)期演進(jìn)（4GLTE）服務(wù)的傳輸速率僅為75Mbps。現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)自誕生起一直改變著我們的生活。從只能支持模擬語(yǔ)音信號(hào)通信的1G，到開啟數(shù)字蜂窩通信的2G，再到普及移動(dòng)終端上網(wǎng)需求的3G，最后是現(xiàn)在，模糊了有線與無(wú)線傳輸邊界的4G時(shí)代。可以預(yù)計(jì)的是，到了5G時(shí)代，人與物都將成為互聯(lián)網(wǎng)矩陣中的上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，相互交換數(shù)據(jù)，合為一個(gè)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。這將從根本上改變我們的生活方式，也將顛覆現(xiàn)階段的生產(chǎn)方式。

2、需求

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展是5G移動(dòng)通信的主要驅(qū)動(dòng)力。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)超越固定互聯(lián)網(wǎng)成為用戶體驗(yàn)的第一平臺(tái)，現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的多數(shù)業(yè)務(wù)也將逐漸由固網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^(guò)無(wú)線方式提供服務(wù)，云計(jì)算及后臺(tái)服務(wù)的廣泛應(yīng)用將對(duì)5G移動(dòng)通信系統(tǒng)提出更高的數(shù)據(jù)傳輸要求。而物聯(lián)網(wǎng)則要求5G網(wǎng)絡(luò)提供海量的連接。

3、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈概述

目前物聯(lián)網(wǎng)已被應(yīng)用到各行各業(yè)中，發(fā)展趨勢(shì)正朝著多元化方向發(fā)展，泛在化特征越來(lái)越明顯。人機(jī)之間的混合通信能促進(jìn)流量的增長(zhǎng)，高效、便捷和安全的訪問(wèn)及共享信息是十分重要的。物聯(lián)網(wǎng)和多種新型創(chuàng)新應(yīng)用的不斷出現(xiàn)，能促使數(shù)百億個(gè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備呈現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)，在此種背景下，會(huì)形成前所未有的多元化要求和無(wú)線連接性相關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景，這無(wú)論是對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)、政治等方面的發(fā)展都是十分有益的。

4、5G通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展中的特征分析

4.1快傳輸速率及超大容量寬帶

隨著現(xiàn)代智能終端及移動(dòng)應(yīng)用的不斷發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量所使用的數(shù)量也不斷增大，為了滿足每個(gè)用戶對(duì)流量的需求，5G通信技術(shù)必須要具有光纖般的傳輸速度及超大容量的寬帶。所以傳輸速度及寬帶容量需要達(dá)到此指標(biāo)：即體驗(yàn)速率需要達(dá)到每秒0.1～1千兆范圍，而峰值速率要達(dá)到每秒10千兆范圍內(nèi)。

4.2全范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，超低延時(shí)的傳送速度

將來(lái)的移動(dòng)通信需要滿足各類型互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的任意需求，提供及時(shí)的智能信息服務(wù)及無(wú)所不在的連接，這就需要5G通信技術(shù)滿足全范圍網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求，使連接的密度及移動(dòng)適應(yīng)性得到更好的滿足，確保每個(gè)用戶在各種環(huán)境中都能得到非常良好的體驗(yàn)。此外，物聯(lián)網(wǎng)控制性（車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制等）的業(yè)務(wù)中，對(duì)于延時(shí)方面的要求非常嚴(yán)格，要求的延時(shí)幾乎要達(dá)到零或者秒，并且要保證它的可靠程度。所在在5G系統(tǒng)中，想要達(dá)到毫秒的延時(shí)效果，就需要將往返時(shí)間保持在200微秒中。此外，5G在連接數(shù)密度指標(biāo)及延時(shí)指標(biāo)時(shí)需要堅(jiān)持一點(diǎn)，即密度設(shè)備的連接數(shù)需要達(dá)到每平方公里內(nèi)保持有數(shù)萬(wàn)個(gè)密度設(shè)備；移動(dòng)性指標(biāo)需要達(dá)到500千米每小時(shí)，確保任何環(huán)境中用戶都能得到最好的體驗(yàn)。

5、5G通信技術(shù)發(fā)展對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)探析

5.1 5G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)逐漸成形推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)軟件應(yīng)用的創(chuàng)新

5G通信技術(shù)體系在一開始的構(gòu)建設(shè)計(jì)上就是要滿足各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，信息服務(wù)的海量連接、超低延時(shí)、超快速率的需求，也就是說(shuō)一旦5G能出現(xiàn)統(tǒng)一的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，就能逐步結(jié)束當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)各自為政的局面，為智慧城市等提供無(wú)縫連接的統(tǒng)一框架。美國(guó)Verizon引領(lǐng)5G研究并完成5G規(guī)范制定，計(jì)劃2017年進(jìn)行商用部署。特別要指出來(lái)的是，目前在非獨(dú)立式的架構(gòu)（Non-Stand Alone）與獨(dú)立式的架構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)中，非獨(dú)立式架構(gòu)已取得較好的發(fā)展效果。從3GPP帶領(lǐng)5G技術(shù)大步發(fā)展的情況來(lái)看，協(xié)定中的較低層級(jí)（尤其是Layer1與Layer2）將成為5G新無(wú)線電（5GNR）技術(shù)的基礎(chǔ)區(qū)塊。總而言之，5G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)逐漸成形結(jié)束了當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向的分歧，繼而推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)軟件應(yīng)用的創(chuàng)新發(fā)展。

5.2 Millimeter Wave技術(shù)取得突破推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)硬件廠商的發(fā)展

2016年FCC、Verizon等廠商宣布在Millimeter Wave技術(shù)方面取得突破，2017年Millimeter Wave技術(shù)室外商業(yè)應(yīng)用已進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在移動(dòng)電信廠商針對(duì)5G通信技術(shù)制定專屬規(guī)格基礎(chǔ)構(gòu)架的潮流下，為享受到技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展紅利，物聯(lián)網(wǎng)硬件廠商無(wú)疑要更新并不斷開發(fā)新技術(shù)，如客戶端設(shè)備（CPE）與智慧裝置公司通過(guò)技術(shù)更新可以獲得大批訂單。當(dāng)然，目前硬件在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的占比較低，如傳感器/芯片廠商加上通信模塊提供商的總價(jià)值僅約占整體產(chǎn)業(yè)價(jià)值的16%左右，但是推動(dòng)硬件設(shè)備的普及將大幅拓寬物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用市場(chǎng)空間。

5.3致密組網(wǎng)、NOMA、Massive MIMO等技術(shù)的發(fā)展拓展物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域

2016-2018年是5G通信技術(shù)由測(cè)試逐步向商業(yè)應(yīng)用方向轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵性時(shí)期，許多5G通信技術(shù)都得到比較快發(fā)展，從而拓寬了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍，其中最具代表性的是以下幾種技術(shù)的革新：第一，致密組網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)切片已獲得驗(yàn)證，SDN/NFV技術(shù)能提升5G的信息控制與轉(zhuǎn)發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的智能感知與實(shí)時(shí)分配，這不僅能進(jìn)一步提升局域內(nèi)信息數(shù)據(jù)的傳輸速度，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)傳輸要求，而且還能使各終端的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸不受干擾；第二，NOMA技術(shù)雖然國(guó)內(nèi)華為、中興等廠商堅(jiān)持Mmtc的上行多址方案，但是3GPP在這方面的研究取得突破，從而降低信息傳輸時(shí)的外部干擾；第三，Massive MIMO技術(shù)的革新逐步解決了信道估計(jì)不準(zhǔn)、導(dǎo)頻污染的問(wèn)題，并且隨著硬件廠商與電信運(yùn)營(yíng)商在成本控制方面的努力，多天線技術(shù)的普及經(jīng)濟(jì)性越來(lái)越高，這些都拓展了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用空間與領(lǐng)域，使得物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)形成發(fā)展的良性循環(huán)。

6、結(jié)語(yǔ)

一個(gè)新移動(dòng)時(shí)代的出現(xiàn)大約需要十年，5G移動(dòng)通信技術(shù)將在未來(lái)十年里使通信技術(shù)上升到一個(gè)新的維度，將肩負(fù)著打造新一代通訊技術(shù)的責(zé)任。它的到來(lái)不僅標(biāo)志著用戶網(wǎng)絡(luò)體近一步提升，同時(shí)也將滿足未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的應(yīng)用需求。隨著5G的發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)上網(wǎng)或使用相關(guān)數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量一定會(huì)迅猛增長(zhǎng)，人們也將更進(jìn)一步地感受到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接下物聯(lián)網(wǎng)的全新可能性。

參考文獻(xiàn)：

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