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

孟琨泰 高安迪 滑潔

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

時(shí)代在進(jìn)步，當(dāng)前信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了技術(shù)條件。隨著經(jīng)濟(jì)的全球化和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求在生產(chǎn)和生活中都在增加。5G通信技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)是通信和網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域的一個(gè)新術(shù)語(yǔ)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已滲透到社會(huì)的各方各面。如今，一些公司正在緩慢地開始構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，但是由于技術(shù)有限，物聯(lián)網(wǎng)很難達(dá)到預(yù)期的效果。此外，由于5G 通信技術(shù)的發(fā)展還沒(méi)有達(dá)到成熟階段，還處于發(fā)展的初期，在物聯(lián)網(wǎng)背景下發(fā)揮5G 通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

1.5G通信技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 數(shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)

大時(shí)代背景下，移動(dòng)通信技術(shù)雖一直在以驚人的速度迅速發(fā)展和進(jìn)步，但網(wǎng)絡(luò)用戶和網(wǎng)絡(luò)需求仍在迅速增加。此時(shí)，4G 通信技術(shù)將無(wú)法滿足大量使用者使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求。使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)，用戶在上傳、下載和在線觀看等產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)傳輸流量數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定等現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)卡頓，加載失敗的結(jié)果時(shí)常發(fā)生，對(duì)一些對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求高的智能化產(chǎn)業(yè)，正常情況下，網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間得要控制在1ms 以內(nèi)，否則將不能較好地滿足用戶對(duì)信息傳送速度的需求。所以更穩(wěn)定，承載力更大的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求持續(xù)增長(zhǎng)。與4G 通信技術(shù)相比，5G 通信技術(shù)信息承載能力是4G 通信技術(shù)的1000 倍，并且在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用戶需要同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)，它具有快速，穩(wěn)定的功能，可以最大程度地滿足網(wǎng)絡(luò)用戶需求。

1.2 聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的增加

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量與網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)傳送的速率和質(zhì)量直接相關(guān)，連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備越多，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的增加，網(wǎng)絡(luò)使用越穩(wěn)定。但是，由于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成本較高，因此長(zhǎng)期以來(lái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量受到限制，這是4G 通信技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)卡頓和不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生的原因。5G 通信技術(shù)正在極大地增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量，極大程度地滿足很多智能化行業(yè)對(duì)網(wǎng)格的技術(shù)層面要求，使通信技術(shù)的適用范圍更大，從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)用戶的體驗(yàn)效果;另外，5G 通信技術(shù)的覆蓋范圍較4G 通信技術(shù)更廣，以前覆蓋不到的地區(qū)，如偏遠(yuǎn)山區(qū)、高原等一些網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)、盲點(diǎn)，都能達(dá)到全面覆蓋，脫離了地域和地理位置的限制，更大地方便了大眾用戶。據(jù)保守估計(jì)，5G 通信技術(shù)的覆蓋范圍是4G 通信技術(shù)的100 倍以上。

1.3 峰值速率的持續(xù)提高

術(shù)語(yǔ)峰值速率指以運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時(shí)獲得的傳輸速率的最大值或最小值。當(dāng)前使用的4G 通信技術(shù)通常在使用過(guò)程中達(dá)到600 兆字節(jié)/ 秒的峰值速度。5G 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10Gbit/s，比當(dāng)前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快很多，比先前的4G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100 倍，達(dá)到Gbit/s 的標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)量傳輸。這就體現(xiàn)出了5G 通信技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的效率和的質(zhì)量。

2.基于物聯(lián)網(wǎng)形式下5G通信技術(shù)的應(yīng)用

2.1SDN/NFV 技術(shù)

隨著5G 通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可擴(kuò)展技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，采用基于SDN（Soft DefinedNetwork， 軟件定義網(wǎng)絡(luò)） 和NFV（Network FunctionVirtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是物聯(lián)網(wǎng)形式下的重要技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)也是5G 通信技術(shù)的核心技術(shù)?；赟DN 的思想，核心網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)設(shè)備的控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能將進(jìn)一步分離，網(wǎng)絡(luò)將向集中控制功能和分布式轉(zhuǎn)發(fā)功能發(fā)展。具有簡(jiǎn)單，穩(wěn)定，高性能的特點(diǎn)，以滿足未來(lái)海量移動(dòng)流量的轉(zhuǎn)發(fā)需求。NFV 是運(yùn)營(yíng)商試圖通過(guò)在通用IT 平臺(tái)上通過(guò)軟件來(lái)代替專用平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元功能的一種嘗試，從而降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成本。

要想充分發(fā)揮5G 通信技術(shù)的作用，有關(guān)部門必須持續(xù)改善SDN 和NFV 技術(shù)，并擴(kuò)展5G 通信技術(shù)的功能和服務(wù)。隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，三網(wǎng)的集成為了重要的發(fā)展趨勢(shì)。在這種背景下，5G 通信技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)安全性和舒適性并充分發(fā)揮全部技術(shù)優(yōu)勢(shì)。一些公司正在開發(fā)SDN 和NFV技術(shù)，以擴(kuò)展業(yè)務(wù)并優(yōu)化服務(wù)。因此，虛擬技術(shù)和軟件化可以有效地確保物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)建，由于可以在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中創(chuàng)建控制層，管理層和應(yīng)用層，因此簡(jiǎn)化了通信管理的模式，其性能和服務(wù)功能更加強(qiáng)大。在許多環(huán)節(jié)中，都可以充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)自主控制和協(xié)調(diào)并有效減少成本。每個(gè)環(huán)節(jié)的人力資源投入逐漸減少，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化，并促進(jìn)了現(xiàn)代化的發(fā)展。

2.2 全頻段技術(shù)目前，中國(guó)的移動(dòng)通信技術(shù)仍在4G 領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。使用4G 通信技術(shù)時(shí)，2GHz 是最重要的頻段，一些技術(shù)應(yīng)用中，頻譜資源分配不均衡且資源不足的現(xiàn)象很普遍，另外，隨著社會(huì)信息化的程度越來(lái)越深，日常生活中，網(wǎng)絡(luò)用戶需要處理的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)越來(lái)越多，因此，4G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)漸漸無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求。要解決這種情況，在許多情況下，該解決方案需要使用高頻段技術(shù)。在5G 通信技術(shù)中，全頻段技術(shù)很重要，有效地應(yīng)用該技術(shù)解決了資源不足的問(wèn)題。解決了該問(wèn)題后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸效率大大提高，網(wǎng)絡(luò)通信現(xiàn)狀發(fā)生了變化。今天，全頻段技術(shù)的發(fā)展不是非常成熟，但是當(dāng)前的范圍超出了4G 技術(shù)的頻段范圍，因此未來(lái)的技術(shù)發(fā)展還有很大的空間。

2.3 多載波技術(shù)

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最重要的是確保信息傳輸?shù)男?，傳輸效率受許多因素影響，其中帶寬頻率是重要因素，當(dāng)將寬帶頻率控制在1GHz 以上時(shí)，才能保證傳輸?shù)目煽啃院唾|(zhì)量。使用低頻率可能無(wú)法滿足傳輸信息的基本要求，如果通過(guò)向系統(tǒng)內(nèi)添加濾波器組的方法，不利于提高對(duì)空白頻譜的利用率。為了克服這一問(wèn)題，5G 通信技術(shù)結(jié)合多載波技術(shù)提高了對(duì)空白頻譜的利用率，并保證了傳輸效率。多載波技術(shù)在二十世紀(jì)七十年代逐漸被應(yīng)用，并在圖像處理，信號(hào)處理和通信信號(hào)的傳輸中發(fā)揮了重要作用。多載波技術(shù)抗多徑干擾能力強(qiáng)、頻譜利用率高，目前的寬帶無(wú)線傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)充分證明多載波技術(shù)在無(wú)線廣播和通信系統(tǒng)應(yīng)用中具有一定的優(yōu)勢(shì)。濾波器組是多載波技術(shù)運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，相關(guān)人員可以使用濾波器組可以根據(jù)其通信要求科學(xué)地對(duì)多載波進(jìn)行控制。由于濾波器組具有一定的沖擊響應(yīng)力，為了實(shí)現(xiàn)多載波技術(shù)的有效性，因此相關(guān)人員必須結(jié)合濾波器組相互模式來(lái)優(yōu)化通信方案，尤其是合理科學(xué)地控制子載波寬帶頻率，重疊程度等其他指標(biāo)，優(yōu)化整個(gè)通信系統(tǒng)的性能和功能。

3.結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，4G 時(shí)代已然不能滿足社會(huì)大眾對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步迎來(lái)了5G 時(shí)代。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，鑒于各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，如何科學(xué)利用5G 技術(shù)成為一個(gè)必須要思考的問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必須跟上時(shí)代發(fā)展步伐，將5G 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相集成，并充分利用才可以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。通過(guò)利用5G 技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)活力，以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)健康發(fā)展。