淺析5G移動通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)時代的應(yīng)用

倪皓然

（福建師范大學(xué)，福建 福州 350000）

0 引言

隨著5G時代的到來和物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，各種業(yè)務(wù)場景能夠融入一體化的行業(yè)體系，將互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍從“人”擴大到“物”，每個物聯(lián)設(shè)備都可以成為收集并產(chǎn)生數(shù)據(jù)的節(jié)點，從而加快行業(yè)商業(yè)化進程。

1 5G和物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵概述

（1）5G內(nèi)涵。5G比4G的速率更快出一個數(shù)量級，傳輸速率達1 Gb/s左右，具體量化來說，用戶下載一部高分辨率的電影幾秒鐘之內(nèi)就可完成[1]。目前，全球各個強國爭先搶占5G技術(shù)制高點，說明5G技術(shù)在未來國際競爭中的重要作用。

（2）物聯(lián)網(wǎng)概述。物聯(lián)網(wǎng)概念不是一個單純的Internet，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)主要是關(guān)于人的網(wǎng)絡(luò)，連接的是人與人，而物聯(lián)網(wǎng)則是連接更多的人與人、人與物、物與物。物聯(lián)網(wǎng)利用紅外感應(yīng)器、激光掃描儀等各種信息傳感設(shè)備，使人類社會幾近實現(xiàn)“時時互聯(lián)，物物互聯(lián)”的愿景。物聯(lián)網(wǎng)是未來信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，也是中國經(jīng)濟新的增長點[2]。在5G信息技術(shù)的支撐下，物聯(lián)網(wǎng)正在改變著人們的生活與工作方式，是一個規(guī)模巨大的市場，也是當(dāng)前最具潛力的產(chǎn)業(yè)之一。

2 5G和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

（1）5G的發(fā)展現(xiàn)狀分析。5G是一個高速度、高帶寬、低延時的信息聯(lián)接技術(shù)，我國是首批5G商用的國家之一，技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用等都走在前列，在各國目前尚無經(jīng)驗可借鑒之際，需把握5G新特點，立足國情，走出一條具有中國特色的5G發(fā)展之路[3]。無論是亞太、美國還是歐盟，都在積極推動5G的發(fā)展，到2025年，亞太地區(qū)有望成為5G的最大采用者。

（2）物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀。物聯(lián)網(wǎng)從20世紀(jì)60年代就已經(jīng)有所發(fā)展，可以說比大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)等發(fā)展都要早。在20世紀(jì)80年代左右，TCP/IP技術(shù)、局域網(wǎng)以及廣域網(wǎng)的普及，催生了全球互聯(lián)網(wǎng)，傳感器逐漸發(fā)展成熟，開始應(yīng)用于軍事、民用領(lǐng)域，隨后又出現(xiàn)了藍牙技術(shù)、無線通信技術(shù)等。傳感器吸收了無線通信技術(shù)，將應(yīng)用場景延伸至家庭、商業(yè)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)的概念是由麻省理工學(xué)院的凱文·阿什頓（Kevin Ashton）教授首次提出。人們真正接觸和了解物聯(lián)網(wǎng)，也是從智能家居開始的。目前，我國物聯(lián)網(wǎng)在智能化、應(yīng)用化、服務(wù)性方面還處于發(fā)展階段，但與“十二五”時期的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比，在核心技術(shù)領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)示范、政策環(huán)境、協(xié)調(diào)應(yīng)用上都有顯著成效，已形成北京、上海、深圳、重慶等四大核心產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)體系不斷加快，產(chǎn)業(yè)體系也正在逐步建立和完善。未來幾年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場將出現(xiàn)快速增長，未來行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

3 5G移動網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)對設(shè)備、性能、傳輸網(wǎng)絡(luò)都有較強的要求，必須滿足實時數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、快速、便捷、高效地處理信息。對于各個領(lǐng)域所涉及的技術(shù)提升和硬件的性能改善，無疑都需要新一代5G通信技術(shù)作為支撐，它將支持各種規(guī)模、速度以及前所未有復(fù)雜性的設(shè)備[4]。

5G技術(shù)呈快速發(fā)展趨勢，并且各國5G發(fā)展迅速、競爭激烈，5G具有面廣、穩(wěn)定、速度快特點，滿足一定特定條件下的需求。此外，該網(wǎng)絡(luò)將允許在沒有基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)實施新的解決方案。

（1）智能制造。5G將把工業(yè)4.0提升到一個新的水平，收集的大量實時數(shù)據(jù)可通過更快地識別缺陷來改善質(zhì)量控制。只有在超可靠的5G網(wǎng)絡(luò)中，露天開采中的生產(chǎn)自動化和自動車輛控制中關(guān)鍵任務(wù)所需的廣泛移動性、低延時和高可靠性才有保障。在清潔能源領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)傳感器和設(shè)備以及AI通過精準(zhǔn)的天氣預(yù)報和數(shù)據(jù)分析幫助提高生產(chǎn)力。智能調(diào)整機制會自動調(diào)整控制設(shè)置以適應(yīng)各種天氣，智能電網(wǎng)將更有效地管理能源負荷，基于從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備收集的常規(guī)數(shù)據(jù)的計劃能源基礎(chǔ)架構(gòu)，可以幫助最大程度地減少停機時間和能源成本。所有這些都涉及通過5G網(wǎng)絡(luò)以最小的延時無縫傳輸海量數(shù)據(jù)。

（2）供應(yīng)鏈。供應(yīng)鏈管理的先進性主要是以顧客為中心，以顧客滿意度為導(dǎo)向，將最大化地滿足需求，實現(xiàn)消費目標(biāo)來指導(dǎo)實際生產(chǎn)和供應(yīng)。供應(yīng)鏈需要大量的人工監(jiān)督，尤其是在運輸?shù)絺}庫及其內(nèi)部移動過程中。現(xiàn)在借助支持了5G的物聯(lián)網(wǎng)跟蹤器，可以實時進行庫存處理、定位和重新路由，5G和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合將提供整個供應(yīng)鏈清晰的端到端視圖。

（3）零售。5G和物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合應(yīng)用，可以使零售更具個性化和情景化。由AI支持的帶有屏幕的試衣間只需按一下按鈕，即可建議類似的服裝和相應(yīng)的配飾。5G網(wǎng)絡(luò)的高速和高吞吐量將能夠處理海量數(shù)據(jù)，支持物聯(lián)網(wǎng)的智能貨架可以自動化庫存管理，提供實時庫存數(shù)據(jù)，建立全渠道客戶關(guān)系，并根據(jù)需求動態(tài)調(diào)整價格。例如，Amazon Go商店沒有收銀員或結(jié)賬系統(tǒng)，顧客可以拿起店內(nèi)任何在賣商品直接走出去，自動完成結(jié)算流程，并通過移動設(shè)備發(fā)送購買商品的電子收據(jù)[5]，商店可以利用各種技術(shù)來追蹤顧客拿起的商品以及保留在貨架上的商品。

（4）醫(yī)療保健。對于醫(yī)療保健而言，生成的數(shù)據(jù)量非常巨大。單個MRI掃描或PET掃描可能是一個巨大的文件，除此之外，還有其他記錄，例如，用藥詳細信息、生命體征、患者對正在進行治療的反應(yīng)等。通常這些記錄需要在醫(yī)生和其他醫(yī)療專業(yè)人員之間共享，這需要具有高帶寬和高下載速率的網(wǎng)絡(luò)。遠程醫(yī)療正在穩(wěn)步普及，這有利于優(yōu)化不同地區(qū)的醫(yī)療資源，避免患者為看病而長途奔波，但遠程醫(yī)療需要具有高可靠性和低延時的網(wǎng)絡(luò)提供安全可靠的遠程連接與遠程監(jiān)控。這將為慢性病患者提供便利性，釋放醫(yī)院資源，并減輕醫(yī)生的負擔(dān)，同時仍可對患者病情進行實時監(jiān)控。

（5）無人駕駛汽車。一輛自動駕駛車輛正常行駛，需要大量的數(shù)據(jù)交換，除了跟蹤路況、交通、天氣和位置外，有關(guān)行人和街道固定裝置的信息也起著至關(guān)重要的作用。5G網(wǎng)絡(luò)可以確保物聯(lián)網(wǎng)的傳感器以及傳感設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效地傳輸?shù)杰囕v而不會出現(xiàn)信息滯后。實際上，將來的車輛將相互通信，甚至無須交通信號燈，而所有這些都有賴于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和成熟的5G通信網(wǎng)絡(luò)。

（6）智慧城市。智慧城市的基本前提是其各種資源、運營和服務(wù)的連通性和自動化。對于智慧城市，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備應(yīng)用擴展到各類便民的公共部門，如交通監(jiān)控、衛(wèi)生服務(wù)、資源管理等，5G網(wǎng)絡(luò)將快速處理這些數(shù)據(jù)。2012年，西班牙巴塞羅那市開始在其城市系統(tǒng)中部署物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括交通、能源、水和廢物管理。通過數(shù)字化的公交車站和停車系統(tǒng)使運輸業(yè)高效，這些設(shè)施包括公共汽車位置、USB充電站、免費Wi-Fi以及與城市相關(guān)的工具和應(yīng)用信息的實時更新，將傳感器系統(tǒng)嵌入了停車場，從而大大減少了擁堵和排放。城市路燈具有運動傳感器以節(jié)省能源，燈柱還提供免費的互聯(lián)網(wǎng)并收集城市的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

隨著5G技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已發(fā)展成為當(dāng)今數(shù)據(jù)驅(qū)動型的經(jīng)濟支柱之一，未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將不再只是關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身，全球在物聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境中，人與人、人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備將產(chǎn)生千絲萬縷的聯(lián)系，這意味著將出現(xiàn)無盡的機遇與可能。我國應(yīng)該結(jié)合5G發(fā)展新特色，鼓勵發(fā)展數(shù)字化5G產(chǎn)業(yè)，給予優(yōu)惠政策、加強科技資金大量投入，開展大量研究，走出一條具有中國特色的5G物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之路。