關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下的5G通信技術(shù)應(yīng)用

周海濤 吳雨桐 陳曉曉

廣東南方通信建設(shè)有限公司 廣東中山 528473

1 物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一種特殊表現(xiàn)形式，主要是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合物品本身配套的射頻識(shí)別或者條形碼等傳感設(shè)別，進(jìn)行信息的收集，實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別的同時(shí)，也可以為管理決策的制定提供參考依據(jù)，屬于一種智能化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集成了傳感技術(shù)、跟蹤識(shí)別技術(shù)、智能優(yōu)化技術(shù)以及通信協(xié)議等。物聯(lián)網(wǎng)屬于第三代網(wǎng)絡(luò)，集成了新一代的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，強(qiáng)調(diào)以電子信息作為基礎(chǔ)和前提，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化創(chuàng)新來(lái)保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)男Ч?，能夠推?dòng)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字化，其本身有著極其廣泛的應(yīng)用范圍，能夠?qū)ξ锱c物的數(shù)字信息進(jìn)行統(tǒng)合整理，于工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物流運(yùn)輸、智能環(huán)境等方面發(fā)揮著積極作用[1]。

5G（5th-Generation）指第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是4G的延伸和拓展，其性能目標(biāo)體現(xiàn)在能源節(jié)約、延遲減少、成本降低等方面，憑借較高的系統(tǒng)容量，能夠支持大規(guī)模設(shè)備連接。與2G、3G和4G一樣，5G同樣為數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，供應(yīng)商服務(wù)覆蓋區(qū)域會(huì)被劃分為多個(gè)較小的地理區(qū)域，即“蜂窩”。相比較當(dāng)前的4G主流運(yùn)動(dòng)通信技術(shù)，5G的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在很多方面，如數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以往的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可以達(dá)到10Gbit/s的極限值，即時(shí)對(duì)比數(shù)據(jù)傳輸速率較高的4G網(wǎng)絡(luò)，單純?cè)跀?shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣壬弦惨霭俦?，甚至超過(guò)了現(xiàn)階段大部分有線互聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)擁有更快的響應(yīng)時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)延遲一般在1毫秒以內(nèi)，因此其不僅能夠?yàn)槭謾C(jī)等移動(dòng)設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，還可以提供家庭網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)背景的5G通信技術(shù)運(yùn)用

2.1 MIMO技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)背景下，5G通信技術(shù)運(yùn)用可通過(guò)較大規(guī)模的MIMO技術(shù)，同步收發(fā)多范圍內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，并且借助天線合力強(qiáng)化信號(hào)傳遞效果。同時(shí)在頻譜帶寬、天線的發(fā)射功率不存在變化時(shí)，提升物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)信道容量，增強(qiáng)其信道利用率。自4G時(shí)代后，OFDM推動(dòng)著5G多天線技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，甚至在5G通信技術(shù)運(yùn)用中，將2T2R更新為8T8R。而5G通信技術(shù)在8T8R基礎(chǔ)上，拓展信道，適量增加天線數(shù)量，使5G系統(tǒng)能夠支持物聯(lián)網(wǎng)獨(dú)立空間數(shù)據(jù)傳輸體系，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信的速率、容量要求[2]。

2.2 自動(dòng)駕駛

無(wú)人駕駛技術(shù)的普及將徹底改變城市交通的管理方式。當(dāng)所有車輛都由各自的處理單元控制而非人類駕駛，所有車輛就需要一個(gè)統(tǒng)一的交通管理中心來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的車輛調(diào)度。

要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，首先有兩個(gè)基礎(chǔ)性的問(wèn)題要解決。一是在整個(gè)行駛路段，車輛始終處于信號(hào)覆蓋和有效連接中。這要求5G信號(hào)覆蓋面廣，接入容量高，不會(huì)出現(xiàn)局部接入設(shè)備飽和狀況。二是5G要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，汽車需保持適當(dāng)?shù)乃俣群妥銐虻陌踩嚯x，以便對(duì)運(yùn)行狀況有足夠的反應(yīng)時(shí)間。車輛在行駛中，需將環(huán)境信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)快速反映到交通管理中心，交通管理中心對(duì)定位信息、導(dǎo)航信息和環(huán)境信息經(jīng)計(jì)算，將指令無(wú)延時(shí)發(fā)送到車輛，不間斷的指揮車輛完成全程路線。這些高效率，低延時(shí)，高密度的信息傳輸，都需要5G通信。

2.3 高頻段傳輸技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下，各行各業(yè)的發(fā)展對(duì)于網(wǎng)絡(luò)容量和數(shù)據(jù)傳輸速率都提出了更高的要求，以當(dāng)前的4G通信技術(shù)為例，系統(tǒng)頻段多集中在3GHz以內(nèi)，基本能夠滿足日常數(shù)據(jù)傳輸需求，但是在遇到大規(guī)模線上活動(dòng)的情況下，數(shù)據(jù)傳輸量的迅速增長(zhǎng)會(huì)將頻段資源缺乏的情況凸顯出來(lái)，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁擠問(wèn)題，影響用戶的使用體驗(yàn)，想要對(duì)相應(yīng)的問(wèn)題進(jìn)行解決，需要高頻段技術(shù)的支持。高頻段傳輸技術(shù)下，寬帶可以達(dá)到284.7GHz，是微波全部帶寬的12倍，相比較微波，毫米波的頻率集中在27.3-350GHz，本身尺寸并不大，能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)天線的小型化，在縮減設(shè)備體型的同時(shí)，也可以促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)速率的提高，滿足超高速短距離通信[3]。

2.4 智能制造

在當(dāng)前時(shí)期，藍(lán)牙、無(wú)線網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)景被廣泛運(yùn)用在制造車間中，但其可靠性、安全性存在明顯的局限性。而智能制造理念是通過(guò)工業(yè)化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及AR眼鏡在云端控制機(jī)器人，從而協(xié)助工作人員完成各行業(yè)裝配任務(wù)。再者，5G通信技術(shù)能夠?yàn)橹悄苤圃煜到y(tǒng)，提供可靠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而滿足協(xié)作機(jī)器人的數(shù)據(jù)同步分析要求，使員工借助遠(yuǎn)程云端操作，更為便捷、精準(zhǔn)的完成制造生產(chǎn)任務(wù)。

2.5 物流自動(dòng)化管理

物流自動(dòng)化包括運(yùn)輸、儲(chǔ)存、保管、包裝、裝卸、搬運(yùn)、配送、物流信息等要素，是利用5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和AI技術(shù)，通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)物流信息的采集為企業(yè)產(chǎn)品物流跟蹤系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)來(lái)源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛人員自動(dòng)化管理。其完成的主要功能為：訂單管理、智能調(diào)度、在途跟蹤、回單管理、自動(dòng)計(jì)費(fèi)、自動(dòng)對(duì)帳結(jié)算、和倉(cāng)庫(kù)的智能管理。

倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，通過(guò)識(shí)別物體的形狀，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)空間的合理利用。在發(fā)運(yùn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)商品自動(dòng)分揀、包裝提升效率。在5G的支持下，搬運(yùn)機(jī)器人之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，極大的提高了工作效率，并將貨損率降到了最低。5G網(wǎng)絡(luò)的全程覆蓋，信息的高速傳輸，可使整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)物流信息的高效管理。通過(guò)5G通信與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)配送路線的合理規(guī)劃，保證物品高效、以最佳路線配送到客戶指定地點(diǎn)，并通知領(lǐng)取。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于時(shí)代的發(fā)展來(lái)說(shuō)，5G大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，對(duì)我們的生活和工作都是有利無(wú)害的，各行各業(yè)都對(duì)其展現(xiàn)出了極大地期待和高度的熱情，并在其中投入了巨大的人力物力，爭(zhēng)相實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破。我們相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，人類一定會(huì)踏入5G通信物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，利用5G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)真正的智慧生活。