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

劉理 孫力強 張現(xiàn)龍 郝建華 李大力

隨著社會經(jīng)濟水平的不但提高，人們的生活質(zhì)量也隨之提高，其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是提高生活水平的一個關(guān)鍵因素，目前使用的4G網(wǎng)絡(luò)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用具有一定的制約性，不能滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用過程中對網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的需求。隨著我國5G通信技術(shù)的日趨成熟，逐漸開始投入到商業(yè)使用中，為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了很大的機會。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實施對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有很大的要求，而5G技術(shù)正滿足其需要，因此加快了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的腳步。

一、引言

信息時代的到來，使各行各業(yè)的發(fā)展都與通信技術(shù)密切相關(guān)，智能化、自動化工業(yè)操控、智能家居、智慧校園、智慧醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等方面都應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，與此同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)通信的要求也有了更高的要求，目前所使用的4G通信技術(shù)，只能滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本要求，5G通信技術(shù)才是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用的有效保障，從而促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)更快的發(fā)展。

二、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀

（一）物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是通過各種信息傳感器、RFID、GPS、紅外遙感、激光掃描器等設(shè)備與技術(shù)，對所需要監(jiān)控、連接、互動的物體的聲、光、熱、位置等信息進行實時采集，再通過網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)物與物、人與物之間的連接，從而實現(xiàn)對物品的智能化感知、識別和管理，進一步促進智能系統(tǒng)的建成。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于智能家居、智慧醫(yī)療、智慧建筑、智慧物業(yè)等領(lǐng)域，常用技術(shù)有傳感器、RFID、嵌入式和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。

（二）物聯(lián)網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)信息處理過程，可以將物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)分為三層，感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層負(fù)責(zé)采集物品信息數(shù)據(jù)，主要通過各種傳感器對各類型數(shù)據(jù)進行收集，比如利用紅外傳感器監(jiān)測是否有人、用超聲波傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)是否有物品存在等。網(wǎng)絡(luò)層主要功能是將感知層所采集的數(shù)據(jù)利用互聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)、云計算技術(shù)進行傳輸和處理，保證信息數(shù)據(jù)可靠快速的接入、傳輸和處理，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及信息的有效利用。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最上層應(yīng)用，主要實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)層的信息進行進一步處理，為應(yīng)用決策提供可靠依據(jù)。

三、5G通信技術(shù)特點

（一）傳輸速率高，網(wǎng)絡(luò)延遲低

目前，4G技術(shù)的峰值速率是600M字節(jié)/秒，5G通信技術(shù)在其基礎(chǔ)上有了巨大的提升，可以達(dá)到10G字節(jié)/秒。不同于4G技術(shù)，5G技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸是通過能避開3GHz以下頻段的高頻毫米波進行傳輸?shù)?，通過形成小范圍天線陣列與結(jié)合波束的特性技術(shù)相結(jié)合來提高高頻通信毫米波穿透性，以確保5G技術(shù)較高的速率。4G技術(shù)的延遲是50ms，5G通信技術(shù)采用上下行傳輸、保護時隙信息下的子幀結(jié)構(gòu)，達(dá)到快速反饋，將延遲速率降低至1ms，實現(xiàn)了巨大的提升，很大程度上降低了網(wǎng)絡(luò)資源的消耗。

（二）容量大，網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋

5G通信技術(shù)吞吐量是4G的1000倍，能夠有效承載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)海量的數(shù)據(jù)流量，能夠保證數(shù)據(jù)進行有效上傳、下載的同時，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，并滿足其對網(wǎng)絡(luò)速度的要求。同時5G技術(shù)采用的是廣域覆蓋方式，在實際應(yīng)用中，可為用戶提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能支持，并未物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈帶來海量高效的連接，促使物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定高效的運行，以帶來更好的服務(wù)與體驗。

四、基于5G通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)變化

（一）促進物聯(lián)網(wǎng)硬件產(chǎn)業(yè)發(fā)展

5G通信技術(shù)的實施勢必會促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，而物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是以硬件作為支撐，再通過5G通信技術(shù)進一步實現(xiàn)的，因此，對硬件的標(biāo)準(zhǔn)和要求也有所提升。例如毫米波、MIMO、載波聚合等一系列軟硬件的開發(fā)，都是在適應(yīng)相關(guān)的5G硬件標(biāo)準(zhǔn)。5G硬件必須要考慮到向4GLTE兼容，滿足5G和4G LTE雙連接的特點。

（二）加快物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的腳步

我國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)分散性較大，企業(yè)與企業(yè)之間沒有統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，從而導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展受到制約。產(chǎn)生這一問題的主要原因是我國缺少相對應(yīng)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，商業(yè)模式也不完善。5G通信技術(shù)的出現(xiàn)在促進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的同時也會加快物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的腳步。

（三）推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)商業(yè)化進程的發(fā)展

在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展中，需要對5G通信技術(shù)進行合理科學(xué)的利用，結(jié)合其他新興技術(shù)，并逐漸融合，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的有效發(fā)展，尤其在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和商業(yè)化進程的融合中，可以看出用戶的通信體驗要求不斷提升，對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展也充滿期待。5G通信技術(shù)的實施，提出了新型的交互方式，使得用戶的體驗感進一步增強，比如VR和AR技術(shù)的實現(xiàn)，使人們在使用過程中能夠感受到身臨其境，不僅實現(xiàn)了人與物之間的交互還實現(xiàn)了信息的共享。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備逐漸增多，接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的基礎(chǔ)通信設(shè)備也不斷增加，因此，對網(wǎng)絡(luò)的流量需求和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的要求也逐漸提高， 同時，現(xiàn)實層面和虛擬層面也會在最大程度上實現(xiàn)信息互通?；诖?，可以看出5G通信技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)商業(yè)化推動發(fā)展具有一定的積極作用。

五、基于5G通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用

（一）智能家居

基于5G通信技術(shù)，智能家居系統(tǒng)可以為用戶提供更高效的生活體驗。利用電子標(biāo)簽對家中的物品進行統(tǒng)一管理，可通過智能終端對物品進行位置查找和信息查詢等操作；水、電、煤氣費也可直接通過智能終端進行查詢和繳費；家中的電器，比如冰箱、空調(diào)、洗衣機和電視等家電，同樣也可通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G通信技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在家居安防系統(tǒng)中，5G通信技術(shù)為其提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)通信條件，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實現(xiàn)了攝像監(jiān)控的功能，以便住戶可以遠(yuǎn)程實時的查看家中的情況，為家居環(huán)境的安全提供有效的保障。

（二）建筑工程

在建筑工程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G技術(shù)的綜合應(yīng)用，對建筑工程的質(zhì)量和安全都帶來了極大的保障。利用傳感器技術(shù)可以對建筑工地的施工情況進行監(jiān)測，比如起重機施工作業(yè)時，可對其周圍環(huán)境進行監(jiān)測，檢查是否有人員存在，并進行提醒，以防止出現(xiàn)安全事故。此外，5G技術(shù)具有的高速率和低延遲為大規(guī)模機器通信過程帶來了很大的可擴展性，幫助用戶快速進入數(shù)據(jù)密集型云應(yīng)用，從而實現(xiàn)多個用戶在不同地方的實時互動。改善數(shù)據(jù)捕捉情況，提高數(shù)據(jù)可預(yù)測性，為設(shè)計階段提供決策依據(jù)，減少施工期間問題的出現(xiàn)和未來設(shè)計改造的麻煩。

（三）醫(yī)療領(lǐng)域

5G通信技術(shù)應(yīng)用于救護車車載設(shè)備，可實時準(zhǔn)確的采集患者數(shù)據(jù)并傳送到醫(yī)院，為患者入院治療做好提前準(zhǔn)備，情況緊急時，醫(yī)生可通過遠(yuǎn)程指導(dǎo)簡單的手術(shù)處理；高傳輸速率、低時延的技術(shù)優(yōu)勢，為跨地域的遠(yuǎn)程手術(shù)提供了穩(wěn)定的實施條件，為基層醫(yī)院的手術(shù)質(zhì)量得到一定的提升。此外，5G技術(shù)讓患者不再“一號難求”，可通過線上掛號、線上問診，在家也能享受高清醫(yī)療質(zhì)量，為人們提供堅實的醫(yī)療保障。

六、結(jié)束語

綜上所述，5G通信技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著積極的作用，在一定程度上能夠促進物聯(lián)網(wǎng)硬件產(chǎn)業(yè)發(fā)展、加快物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的腳步、推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)商業(yè)化進程的發(fā)展，并解決了一些目前不能解決的技術(shù)問題，有效的促進了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中的不斷創(chuàng)新。此外，5G通信技術(shù)需要提升自身的兼容性，拓寬通信頻段，對通信網(wǎng)絡(luò)進行合理規(guī)劃，同時還要加強通信安全保護工作，滿足不同應(yīng)用場景的通信工作需求。

作者單位：劉理、 孫力強 中國移動通信集團設(shè)計院有限公司 黑龍江分公司

張現(xiàn)龍、李大力 中國移動通信集團設(shè)計院有限公司 江蘇分公司

郝建華 中國移動通信集團設(shè)計院有限公司 河南分公司