5G時(shí)代的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與技術(shù)

王國(guó)啟

摘 要：現(xiàn)如今，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍也變得越來越廣泛。在現(xiàn)在的社會(huì)情況中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，也在很大的程度上促進(jìn)了整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。幾年前，4G時(shí)代的發(fā)展，讓人們能夠更好地利用網(wǎng)絡(luò)，而現(xiàn)在，5G通信也在不斷地研發(fā)當(dāng)中。5G通信技術(shù)是一種前沿科技，也是現(xiàn)目前通信領(lǐng)域中的主要研究方向。這種技術(shù)，預(yù)計(jì)會(huì)在2020年得到普遍性的應(yīng)用。另外，現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是一種正在發(fā)展的新興技術(shù)，若是能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)與5G通信進(jìn)行有效地結(jié)合，那么物聯(lián)網(wǎng)也將會(huì)得到更好的發(fā)展。在本文中，就針對(duì)于5G技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的分析，并提出了物聯(lián)網(wǎng)在5G時(shí)代下的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：5G時(shí)代；物聯(lián)網(wǎng)；發(fā)展

引言

作為一種很有市場(chǎng)前景和價(jià)值的技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)是一種通過互聯(lián)網(wǎng)連接大規(guī)模的低功耗交互式設(shè)備而實(shí)現(xiàn)技術(shù)，例如可穿戴設(shè)備、智能傳感器、智能電器、平板電腦、智能手機(jī)和智能交通系統(tǒng)等，這對(duì)我們的生產(chǎn)方式以及生活活動(dòng)產(chǎn)生了巨大的影響。研究還指出，這些設(shè)備中將有70億通過蜂窩技術(shù)連接，例如目前的2G、3G和4G。而5G網(wǎng)絡(luò)作為新一代移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它將會(huì)在2020年后開始部署商用。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）對(duì)5G提出了8大指標(biāo)要求，分別是基站峰值速率、用戶體驗(yàn)速率、頻譜效率、流量空間容量、移動(dòng)性能、網(wǎng)絡(luò)能效、連接密度和時(shí)延，具體表現(xiàn)在其傳輸速率將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升10～100倍，峰值傳輸速率達(dá)到10Gbit/s，端到端時(shí)延達(dá)到ms級(jí)，連接設(shè)備密度增加10～100倍，流量密度提升1000倍，頻譜效率提升5～10倍，能夠在500km/h的速度下保證用戶體驗(yàn)。

1物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概述

物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念可以說是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用而出現(xiàn)的，是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。1995年，微軟公司總裁比爾蓋茨在其《未來之路》一書中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行了預(yù)言式的闡述，從而使物聯(lián)網(wǎng)被廣大計(jì)算機(jī)愛好者所認(rèn)識(shí)。2009年8月上旬溫家寶總理在無錫視察時(shí)提出，加快建設(shè)國(guó)家“感知中國(guó)”示范區(qū)（中心），引領(lǐng)了信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度。從行業(yè)的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)主要涉及的行業(yè)包括電子、軟件、通信，通過電子產(chǎn)品標(biāo)識(shí)感知識(shí)別相關(guān)信息，通過通信設(shè)備和服務(wù)傳導(dǎo)傳輸信息，最后通過計(jì)算機(jī)處理存儲(chǔ)信息。而這些產(chǎn)業(yè)鏈的任何環(huán)節(jié)都會(huì)開成相應(yīng)的市場(chǎng)，加總在一起的市場(chǎng)規(guī)模就相當(dāng)大，可以說，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的細(xì)化將帶來市場(chǎng)進(jìn)一步細(xì)分，將造就一個(gè)龐大的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)。

2在5G的基礎(chǔ)下物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r

2.1不用受到傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的限制

等到5G通信網(wǎng)絡(luò)建成并廣泛應(yīng)用以后，人們上網(wǎng)的速度也將會(huì)大大的加快，因?yàn)?G技術(shù)的傳輸速率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4G技術(shù)，甚至是100倍之多。而這種現(xiàn)象，也將意味著人們?cè)谑褂檬謾C(jī)或者是其他電子產(chǎn)品來獲取網(wǎng)絡(luò)信息的時(shí)間會(huì)大大地縮短，而且網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量也會(huì)有明顯的提高。整體上來看，5G技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用就會(huì)使得傳統(tǒng)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)變成多元信息，這種技術(shù)也將會(huì)為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。

2.2物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋面積會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大

在5G通信網(wǎng)絡(luò)中，不僅包括了設(shè)備直接通信和高頻段傳輸，也包含了多天線傳輸?shù)认嚓P(guān)的先進(jìn)技術(shù)。而且，5通信網(wǎng)絡(luò)不僅能夠有效地改變傳統(tǒng)蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的模型，也將會(huì)充分地增加各個(gè)終端之間的通信方式。這樣一來，基于5G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，不僅物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋面積和頻段會(huì)得到擴(kuò)展，就連傳統(tǒng)的終端通信模塊的體積也會(huì)逐漸地減小。

2.3有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新思維會(huì)不斷地加強(qiáng)

由于第五代通信技術(shù)的出現(xiàn)，很多人們?cè)?G網(wǎng)絡(luò)中不能夠享受到的功能，都會(huì)在未來得以運(yùn)用。而且，5G通信技術(shù)的研發(fā)，也為其他新技術(shù)的研發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)，比方說，在5G通信技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，人工智能也會(huì)得到有效的應(yīng)用，除此之外，智能導(dǎo)航駕駛也將會(huì)逐漸地被研發(fā)和應(yīng)用。因此，在5G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，人們對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新也將會(huì)不斷地加大，這樣一來，物聯(lián)網(wǎng)其他潛在的功能和作用也將會(huì)被充分地挖掘出來，從而為人們提供更好的服務(wù)。

3 5GIoT挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì)

5G可以滿足未來物聯(lián)網(wǎng)的需求，但是5GIoT的體系結(jié)構(gòu)也面臨著設(shè)備之間的可信通信，安全問題等一系列研究挑戰(zhàn)。雖然對(duì)5GIoT已經(jīng)做了很多的研究工作，但仍然存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)。5GIoT體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。由于大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性成為一個(gè)主要問題，同時(shí)管理大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)信息也是一個(gè)需要考慮的問題。同時(shí)，還需要考慮到5GIoT的互操作性和異構(gòu)性。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的無縫互連同樣也是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)，大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過通信技術(shù)與其它智能網(wǎng)絡(luò)或應(yīng)用連接進(jìn)行通信、傳播以及收集重要信息等活動(dòng)，它們之間的互操作性也是必須要解決的一個(gè)重要問題。同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要考慮到5GIoT安全保障和隱私問題。無線軟件定義網(wǎng)絡(luò)對(duì)于5G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的有效性來說也仍然是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。為了保證高度靈活的核心網(wǎng)絡(luò)，可擴(kuò)展的SD-CN對(duì)網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性提出了挑戰(zhàn)。同時(shí)，控制分離數(shù)據(jù)平面對(duì)于大多數(shù)SDN來說都比較困難。NFV與SDN高度互補(bǔ)，但不依賴于SDN，它運(yùn)行在第三方公共云上，因此安全跟隱私也成為一大問題。針對(duì)5GIoT，提出了大量物聯(lián)網(wǎng)解決方案，同時(shí)5GIoT的標(biāo)準(zhǔn)化也會(huì)使得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)及開發(fā)變得更加容易。但是由于在5GIoT中網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的多樣性，IoT系統(tǒng)和應(yīng)用缺乏一致性和標(biāo)準(zhǔn)化，因此提出的物聯(lián)網(wǎng)解決方案仍存在很多障礙和挑戰(zhàn)。5GIoT涉及兩種標(biāo)準(zhǔn)。一是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括無線通信，數(shù)據(jù)匯總標(biāo)準(zhǔn)等；二是監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)的安全性和隱私性，例如通用數(shù)據(jù)保護(hù)法則（2018），安全解決方案，密碼原語等。對(duì)于5GIoT的研究目前還處在初級(jí)階段，除了要解決上述遇到的挑戰(zhàn)外，還應(yīng)對(duì)未來的研究趨勢(shì)進(jìn)行探索。由于物聯(lián)網(wǎng)的多樣性，5GIoT將會(huì)越來越分散，因此需要開發(fā)更加復(fù)雜的技術(shù)，例如NVFs來管理5GIoT。邊緣計(jì)算是5GIoT的另一個(gè)關(guān)鍵用例。邊緣計(jì)算結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成為物聯(lián)網(wǎng)的核心，并且將顯著提升相關(guān)應(yīng)用計(jì)算能力，例如AR/VR。除此之外，在高設(shè)備密度的情況下，實(shí)現(xiàn)上下文感知解決方案將會(huì)有效增加物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體規(guī)模，增強(qiáng)移動(dòng)性和異構(gòu)性。

結(jié)語

我國(guó)在研究5G通信技術(shù)方面已經(jīng)取得了顯著的效果，計(jì)劃在2020年將5G商用的目標(biāo)真正實(shí)現(xiàn)，成為本次移動(dòng)通信技術(shù)改革的引領(lǐng)者。目前5G技術(shù)還處于不斷的發(fā)展進(jìn)步中，與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需要不斷地探索與研究，希望這些技術(shù)的發(fā)展，為人們未來的生活提供便利。把5G網(wǎng)絡(luò)作為載體的物聯(lián)網(wǎng)，在將來的普及應(yīng)用中會(huì)最大程度的滿足用戶所需，達(dá)到全面的、整體的智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人類向往的充滿智慧、更加美好、幸福的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]馬俐.淺談基于5G技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究[J].數(shù)字通信世界，2018（03）：195-196.

[2]鄧鵬，陳金鷹，陳俊鳳.基于5G的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究[J].通信與信息技術(shù)，2017（06）：37-38+34.

[3]趙玉霞.5G與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（22）：17.

（作者單位：湖北省丹江口市電信分公司浪河鎮(zhèn)電信分局）