分析物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下5G通信技術(shù)應(yīng)用

杜傳業(yè) 王剛

【摘要】? ? 隨著科技的飛速發(fā)展，第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)—5G逐漸走入人類的生活。5G通信技術(shù)的到來開啟了移動(dòng)通信的全新空間?；ヂ?lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及5G技術(shù)的高度融合成為當(dāng)前信息時(shí)代的重要標(biāo)志。5G，除了網(wǎng)速變快，被提到最多的就是物聯(lián)網(wǎng)。本文闡述5G通信技術(shù)和技術(shù)應(yīng)用，探討物聯(lián)網(wǎng)在5G通信技術(shù)支持下的高速發(fā)展，各種技術(shù)應(yīng)用之下萬物相連。科技將人類帶入全新的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，開啟智能生活的新篇章。

【關(guān)鍵詞】? ? 物聯(lián)網(wǎng)? ? 5G通信技術(shù)? ? 技術(shù)應(yīng)用

引言：

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。通過互聯(lián)網(wǎng)人與人實(shí)現(xiàn)了無距離溝通，真正做到了人與人相連。物聯(lián)網(wǎng)顧名思義就是物與物之間相連?；ヂ?lián)網(wǎng)的高速發(fā)達(dá)是信息化發(fā)展的重要成果?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展實(shí)現(xiàn)了信息高度集中，科技將人類帶入了全新的時(shí)代—物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

一、關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)是一種新型網(wǎng)絡(luò)，是利用先進(jìn)的識(shí)別技術(shù)、信息采集技術(shù)、掃描技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)等獲取電、熱、生物、化學(xué)、位置等信息，以這些信息為基礎(chǔ)，將物與物、物與人通過網(wǎng)絡(luò)接入建立連接，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的智能化控制管理。物聯(lián)網(wǎng)具體功能包括針對(duì)物品的監(jiān)控、定位、識(shí)別以及跟蹤。物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)延展，構(gòu)建一個(gè)完善的完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息傳感設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各類信息與網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)不受時(shí)間限制，不受空間限制，人與物、人與機(jī)、物與機(jī)等的信息交換、信息交流、通信。物聯(lián)網(wǎng)通過先進(jìn)的傳感技術(shù)，讓信息的交互更為高效高質(zhì)量，為智能技術(shù)融合的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、關(guān)于5G通信技術(shù)的闡述

5G通信技術(shù)是指新一代移動(dòng)通信技術(shù)。其特點(diǎn)是相較于之前的通信技術(shù)，其運(yùn)行速率更快，應(yīng)用場(chǎng)景更為豐富，時(shí)延更低，能源的利用率更高，運(yùn)行成本有效降低，并且應(yīng)用的限制因素和限制條件相應(yīng)減少，于網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展而言是堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。例如，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向?yàn)閷?shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療，5G通信技術(shù)的速率最高能達(dá)到Gb/s，進(jìn)而能實(shí)現(xiàn)高清視頻以及虛擬顯示數(shù)據(jù)的高效傳輸，同時(shí)保證數(shù)據(jù)接收結(jié)果的完整性以及清晰度，并且通過空中接口，達(dá)到所需的延時(shí)要求。其超強(qiáng)的連接能力，保障了通信的穩(wěn)定性以及高體量的通信需求，用戶的體驗(yàn)感得到提升，通信的流暢度得到保障，系統(tǒng)的協(xié)同化水平提升，網(wǎng)絡(luò)的靈活度也相應(yīng)提高。

5G通信網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)為，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)等，主要特點(diǎn)就是能承載大規(guī)模大數(shù)量的設(shè)備，限制較少，并且傳輸?shù)乃俣炔皇艿接绊?，傳輸?shù)乃俣瓤欤萘恳惨蚱涑瑥?qiáng)承載能力而顯著提升，信號(hào)的穩(wěn)定性較強(qiáng)，對(duì)于用戶接入的條件要求較低，不受時(shí)間限制，用戶的使用流暢性得到保障。

三、物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下的5G通信應(yīng)用技術(shù)

3.1 SDN/NFV技術(shù)

5G通信技術(shù)因其高速率、低成本等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍不斷拓寬。SDN/NFV技術(shù)是5G通信技術(shù)的核心技術(shù)，SDN技術(shù)也就是軟件軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其特點(diǎn)是非單一技術(shù)構(gòu)建，是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有創(chuàng)新性和前沿性，是一種超前的技術(shù)，這一技術(shù)的設(shè)計(jì)原理為，保留網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)功能，消除其它繁雜的功能，通過軟件編程集中控制全網(wǎng)設(shè)備終端，保證控制的全面性以及高效性。

NFV技術(shù)就是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，與SDN技術(shù)能相互融合，以及相互補(bǔ)充，這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本，并且降低的幅度較大，對(duì)于移動(dòng)通訊的運(yùn)營(yíng)商而言具有巨大的價(jià)值，

在通過IT平臺(tái)中運(yùn)用相關(guān)的軟件系統(tǒng)來突出網(wǎng)元功能，最終就能夠有效地替換專用平臺(tái)。以SDN技術(shù)和NFV技術(shù)作為核心技術(shù)開展5G通信技術(shù)的研究，能夠保證技術(shù)研究的方向不偏，在此基礎(chǔ)上，在結(jié)合相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就能合理高效的設(shè)計(jì)出通信的控制層，應(yīng)用程序和基礎(chǔ)層。設(shè)計(jì)完成之后，程序的調(diào)用更為靈活，更為高效，無須進(jìn)行手工的配置，整體的管理更為簡(jiǎn)潔便利和高效。這兩種技術(shù)有機(jī)科學(xué)的融合，讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)作更為流程，讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制更為全面，也讓網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的適用范圍更廣。

3.2全頻段技術(shù)

對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，頻段是極為珍貴的資源。5G這一新型移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展方向?yàn)槟苓m應(yīng)以及滿足不同的業(yè)務(wù)需求，不同的場(chǎng)景需求，需具備多樣化的性能以及高質(zhì)量的性能，不僅數(shù)量上要擴(kuò)充，速率上要提升，能量效率和頻譜效率也要相應(yīng)提升。

5G通信技術(shù)需要通過融入全頻段技術(shù)，強(qiáng)化以及增加容量和傳輸效率，而現(xiàn)今存在的一大問題就是5G全頻段還處于探索狀態(tài)，需進(jìn)一步研究探尋，只有清晰5G全頻段，才能實(shí)現(xiàn)5G移動(dòng)通信技術(shù)的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化，寬帶更寬。

3.3密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)的一大優(yōu)勢(shì)就是容量明顯提升，相較于最相近的4G網(wǎng)絡(luò)，其容量都大出近千百倍。這一特點(diǎn)使得覆蓋面范圍較小，融合多種無線技術(shù)的5G網(wǎng)絡(luò)，分割的難度極大。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能協(xié)助5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整這一難點(diǎn)，5G超密集組網(wǎng)有兩種模式，宏基站+微基站，宏基站在其中扮演的角色是網(wǎng)絡(luò)傳輸，業(yè)務(wù)特點(diǎn)是速率低，移動(dòng)性高，微基站扮演的角色是高寬帶業(yè)務(wù)傳輸;微基站+微基站，多個(gè)微基站構(gòu)建成完整的密集網(wǎng)絡(luò)，最終構(gòu)建成虛擬的宏小區(qū)，在宏小區(qū)內(nèi)，微基站資源實(shí)現(xiàn)部分共享，微基站的資源通過控制面板承載傳輸，讓宏小區(qū)的功能在這一過程中得以實(shí)現(xiàn)。

3.4多載波技術(shù)

通信系統(tǒng)必須將頻率控制在一定一范圍內(nèi)，才能保證傳輸?shù)男实玫郊榷ǖ囊?，才能保證保證通信系統(tǒng)的正常運(yùn)作，頻率過低，會(huì)出現(xiàn)資源的浪費(fèi)，出現(xiàn)空白頻譜，必須采取相應(yīng)的技術(shù)來提升這類頻譜的利用率，實(shí)現(xiàn)既保證通信系統(tǒng)使用的穩(wěn)定性高效性，也實(shí)現(xiàn)資源的合理化利用。一般采取聯(lián)合多載波技術(shù)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，多載波技術(shù)應(yīng)用的范圍包括信號(hào)處理、圖像處理以及通信信號(hào)傳輸?shù)?，技術(shù)原理為，專業(yè)的操作人員利用發(fā)送端傳輸合成濾波的形勢(shì)，對(duì)多載波進(jìn)行調(diào)控。

選擇合適的濾波，采用相交模式，保證系統(tǒng)運(yùn)行的高效性。對(duì)子載波也需進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置和調(diào)整，主要調(diào)整內(nèi)容為寬帶的頻率，以及重疊程度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)子載波的調(diào)節(jié)能力提升，能進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)試，子載波的干擾性合理降低，系統(tǒng)運(yùn)行過程中的干擾因素有效減少。

3.5自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

運(yùn)維是通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中不可或缺的一部分，其主要作用以及意義就是保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性，傳統(tǒng)運(yùn)維以人工操作為主，隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，運(yùn)維的難度越來越高，運(yùn)維所需要考慮的因素越來越復(fù)雜，人工操作愈發(fā)困難，所需要的運(yùn)維時(shí)長(zhǎng)也逐漸增加，運(yùn)維的質(zhì)量也相應(yīng)下降，運(yùn)維的周期也相應(yīng)縮短，需要投入的人力物力逐步增加，運(yùn)維費(fèi)用占比越來越高。自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能很好的應(yīng)對(duì)這一現(xiàn)狀，改善這一局面，通過自組織，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的部署，網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)優(yōu)化，以及故障排除等操作，通過降低人工干預(yù)的比例以及人工操作的參與度，來降低人工所造成的問題以及故障，提升運(yùn)維的效率和質(zhì)量，緩解相關(guān)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)壓力，同時(shí)也降低運(yùn)維對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生的影響和干擾，合理的控制成本，保證經(jīng)濟(jì)效益。

未來物聯(lián)網(wǎng)+5G將開啟全人類的新時(shí)代甚至引領(lǐng)世界第四次工業(yè)革命的到來。5G技術(shù)的80%將在未來都用于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用之上。

四、物聯(lián)網(wǎng)+5G的智能應(yīng)用

1.智能家居，科技改變生活，從天貓精靈、小愛同學(xué)、智能門鎖到掃地機(jī)器人等等，我們的家居生活正因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)變得越來越智能。在不久的將來智能家居會(huì)朝著更多樣化更普及化發(fā)展。智能家居會(huì)讓人類進(jìn)入更安全更便捷省心的全新生活。運(yùn)用5G通信技術(shù)手機(jī)就能對(duì)家里的電器遠(yuǎn)程管理，一回到家，燈火自動(dòng)亮起，窗簾自動(dòng)打開，空調(diào)也自動(dòng)調(diào)到適宜的溫度，最喜歡的音樂也隨之響起，冰箱記錄食材時(shí)效或直接在網(wǎng)上進(jìn)行購(gòu)買食材，甚至可以將手環(huán)和臥室的臺(tái)燈進(jìn)行綁定，在人入睡后臺(tái)燈自動(dòng)熄滅。最終提高了家居的安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能音箱并非普通的音樂播放器，它能與主人語音交互，為主人播報(bào)天氣狀況，購(gòu)物，點(diǎn)外賣，最重要的是還可以幫主人操控其他的智能家居。全新的智能家居讓生活變得更輕松，更快捷。

2.智能交通及自動(dòng)駕駛汽車，收費(fèi)站的ETC，以及公交車的定位實(shí)時(shí)查詢等等，我們的日常出行也因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)正在時(shí)刻發(fā)生變化。自動(dòng)駕駛原理是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的智能駕駛儀器來完成的。通過對(duì)道路設(shè)施的信息反饋，汽車就能每時(shí)每刻的不斷獲取路況和信號(hào)燈，實(shí)現(xiàn)智能駕駛。而在5G即將普及的背景下，自動(dòng)駕駛汽車將得以實(shí)現(xiàn)更大的突破。

3.智慧零售和智慧物流，自助收銀機(jī)、電子貨架標(biāo)簽系統(tǒng)ESL以及無人便利店等等落地應(yīng)用，使我們的日常購(gòu)買變得越來越便捷，去超市購(gòu)物再不用排起長(zhǎng)長(zhǎng)的大隊(duì)，疫情期間無接觸購(gòu)物也讓人更加安心。智慧零售方便了顧客自助購(gòu)買商品的同時(shí)也讓商家的運(yùn)營(yíng)成本不斷降低，從而使商品價(jià)格更合商品種類更加符合顧客的需求，商品品質(zhì)更優(yōu)質(zhì)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的誕生和應(yīng)用，催生了無數(shù)電商平臺(tái)，掀起了網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物的大潮。我們現(xiàn)在能實(shí)時(shí)查詢物品的具體位置、快速收到商品均是得益于RFID、精準(zhǔn)定位、AGV機(jī)器人等等物聯(lián)網(wǎng)在物流場(chǎng)景的應(yīng)用。

4.智能制造和智慧農(nóng)業(yè)、醫(yī)療以及智能能源，基于傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)工廠的賦能，智慧工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等等的概念才得以落實(shí)。RFID耳標(biāo)在畜牧業(yè)養(yǎng)殖的應(yīng)用，傳感器、攝像頭及衛(wèi)星等技數(shù)自動(dòng)化設(shè)備在農(nóng)業(yè)種植的應(yīng)用、融合及普及必將使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)變得更智慧，給農(nóng)民的生活帶去翻天覆地的變化。醫(yī)院借助5G可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療，智能手環(huán)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人的身體特征等等。物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療領(lǐng)域的想象空間依舊很大。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以為風(fēng)力發(fā)電機(jī)建立“健康檔案”，大力推進(jìn)新能電樁建設(shè)等節(jié)能減排措施，對(duì)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展意義非凡。

5.智慧園區(qū)和智慧城市，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)園區(qū)內(nèi)門禁、停車、安防等系統(tǒng)之間的相互融合，“信息孤島”等問題正因物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的提高被逐漸解決。安裝了傳感器的智能井蓋實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位，經(jīng)過改造的水、電、天然氣、熱表等可以遠(yuǎn)程抄表，可架設(shè)5G基站和建龍?jiān)O(shè)備的路燈等等，智慧城市的步伐正在逐步加快。

五、結(jié)束語

科技在不斷的發(fā)展，在不久的將來隨著5G通信技術(shù)的日趨成熟，以5G 技術(shù)為支持的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用會(huì)越來越多，越來越走入人類的生活，和每一個(gè)人息息相關(guān)。物聯(lián)網(wǎng)+5G技術(shù)將全人類帶入到智能生活中，帶給人更方便、更快捷、更安全、更舒適的全新生活。讓我們期待那一天的早日到來！關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有無限的想象空間，這些想象也會(huì)隨著科技的不斷進(jìn)步而被一一實(shí)現(xiàn)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]方瑋.基于物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下5G通信技術(shù)研究，[J]，通信電源技術(shù)，2021-1-10

[2]鹿瑋.基于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的5G通信技術(shù)分析，[J]，冶金與材料，2020-10-15

[3]汪絳茗，李恩錦，陳旭芬.物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下的5G通信技術(shù)應(yīng)用，[J]，通訊世界，2018-3-21