基于5G技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及應(yīng)用

鄒春明

（山西通信通達(dá)微波技術(shù)有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

目前，我們已經(jīng)處于5G時(shí)代當(dāng)中，該技術(shù)在發(fā)展應(yīng)用當(dāng)中，能夠?yàn)橛脩魩?lái)快速的數(shù)據(jù)傳輸體驗(yàn)，其大容量、低時(shí)延以及高速率特征的存在，使社會(huì)在此當(dāng)中逐漸向著網(wǎng)絡(luò)、智能、信息化方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)方面，則是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與信息產(chǎn)業(yè)結(jié)合形成的產(chǎn)物，具體來(lái)說(shuō)，即是在物體當(dāng)中對(duì)芯片進(jìn)行植入，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)物體信息的變化，能夠使不同位置物體進(jìn)行連接，以終端設(shè)備的應(yīng)用控制相關(guān)物體。在5G技術(shù)發(fā)展的背景下，也使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在此當(dāng)中獲得了新的發(fā)展空間，在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中具有了應(yīng)用。

1 5G與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

1.1 5G技術(shù)

對(duì)于5G技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)來(lái)說(shuō)，其包括有：第一，大規(guī)模天線陣列。能夠?qū)μ炀€端口數(shù)量進(jìn)行增加，在對(duì)相頻用戶數(shù)提升的情況下，保證在同一時(shí)間中具有更多用戶的信息傳輸，3D-MIMO技術(shù)能夠同時(shí)在垂直、水平方向上MIMO；第二，超密集組網(wǎng)。對(duì)單位面積當(dāng)中的小基站密度進(jìn)行增加，以此形成超密集組網(wǎng)，對(duì)大容量場(chǎng)景之下的網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行滿足，以此對(duì)易于維護(hù)、體驗(yàn)輕快且部署簡(jiǎn)單的輕型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建立；第三，全頻譜接入。對(duì)6GHz以上高頻段進(jìn)行增加，形成高低頻混合組網(wǎng)。對(duì)于6GHz以下低頻段，應(yīng)用在無(wú)縫覆蓋當(dāng)中，而對(duì)于6GHz以上頻段，則應(yīng)用在提升熱點(diǎn)區(qū)域速率方面[1]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)

在各行業(yè)當(dāng)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用不斷深化，相關(guān)技術(shù)在發(fā)展當(dāng)中也具有了較為成熟的特點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，其核心技術(shù)包括有：第一，RFID技術(shù)。這是以射頻信號(hào)為基礎(chǔ)，對(duì)目標(biāo)對(duì)象自動(dòng)識(shí)別后獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的技術(shù)。在整個(gè)識(shí)別當(dāng)中，不需要人工進(jìn)行干涉，能夠?qū)μ幱诟咚龠\(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行識(shí)別，能夠?qū)Χ鄠€(gè)標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，在實(shí)際操作當(dāng)中具有快捷便利的特點(diǎn)，且能夠應(yīng)用在多個(gè)工作環(huán)境下。該技術(shù)中也涵蓋了天線、芯片、無(wú)線通信與信息安全技術(shù)；第二，傳感器技術(shù)。該技術(shù)方面，應(yīng)用熱電、光電等技術(shù)原理，能夠感知壓力、溫濕度、速度與加速度等。在材料科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的情況下，相關(guān)新材料也在傳感器制造當(dāng)中具有了較多的應(yīng)用，在不斷發(fā)展中，該技術(shù)也逐漸向著耗能少、多功能化以及智能化方向發(fā)展；第三，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，能夠使物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)據(jù)傳輸方面做好途徑的提供，根據(jù)類型的不同，可以將其分為廣域、近距離通信技術(shù)；第四，人工智能技術(shù)。計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中，對(duì)人的智能行為與思維過(guò)程進(jìn)行模擬，該技術(shù)能夠有效分析物品內(nèi)容，以此對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)[2]。

2 5G與物聯(lián)網(wǎng)融合

5G技術(shù)在發(fā)展當(dāng)中，有效的提升了數(shù)據(jù)傳輸速度，也因此成了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所需的關(guān)鍵技術(shù)，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)有效拓展的情況下，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展步伐進(jìn)行加快。對(duì)于以5G為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其所具有的特點(diǎn)體現(xiàn)在：第一，快速性。5G物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，能夠?qū)σ酝ぷ鳟?dāng)中網(wǎng)絡(luò)層在處理龐大數(shù)據(jù)量時(shí)存在的處理能力不足缺陷進(jìn)行克服，5G網(wǎng)絡(luò)在MIMO技術(shù)方面優(yōu)越性的存在，具有的天線陣列能夠?qū)Χ鄠€(gè)設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行滿足。以此為基礎(chǔ)，D2D技術(shù)也能夠在較短的距離下連接，有效的加快了數(shù)據(jù)傳輸速度；第二，便捷性。在5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化部署的情況系，能夠?qū)ΜF(xiàn)有布線規(guī)則進(jìn)行利用，并不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的改造處理，整體實(shí)施具有便捷的特征。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用毫米波通信，能夠在對(duì)設(shè)備體積有效減少的情況下使相關(guān)設(shè)備向著便捷快、小型化方向發(fā)展，以此使設(shè)備在信息交換方面具有快捷、方便的特征；第三，經(jīng)濟(jì)性。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，能夠應(yīng)用5G網(wǎng)直接連接5G手機(jī)，通過(guò)5G基站對(duì)信息的交互能力進(jìn)行提升。在5G技術(shù)應(yīng)用下，很多交換機(jī)、路由器設(shè)備都能夠得到節(jié)省，以此對(duì)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備成本進(jìn)行減少[3]。

總體來(lái)說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低時(shí)延與大容量?jī)?yōu)勢(shì)的存在，能夠在應(yīng)用當(dāng)中對(duì)以往網(wǎng)絡(luò)延遲、毒蛇等問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，以此使感知層相關(guān)信息數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)用層的傳輸。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)在安全架構(gòu)方面對(duì)4G架構(gòu)進(jìn)行沿用，以此為基礎(chǔ)對(duì)3GPP接入、虛擬網(wǎng)元與切片等實(shí)體進(jìn)行增加，還具有網(wǎng)絡(luò)域安全、無(wú)線空口安全等防護(hù)措施的應(yīng)用，使物聯(lián)網(wǎng)在具體應(yīng)用當(dāng)中具有較好的安全防護(hù)。

3 5G技術(shù)背景下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

3.1 智慧家庭

在家庭當(dāng)中，很多物品在安裝電子標(biāo)簽之后，則能夠與管理系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，在家庭當(dāng)中，其中的所有成員則能夠?qū)ξ锲窢顩r進(jìn)行隨時(shí)的掌握。電表、煤氣表、水表等也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管理系統(tǒng)的鏈接，以遠(yuǎn)程的方式對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行查詢與觸底。內(nèi)部物品方面，可以應(yīng)用窄帶物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)管理系統(tǒng)的連接，同汽車、手機(jī)連接的物品則需要應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接管理系統(tǒng)。智慧社區(qū)方面，包括有智慧養(yǎng)老服務(wù)以及物品管理等，可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行停車管理、防火防盜系統(tǒng)運(yùn)行以及公共設(shè)施管理，以此保證信息在交互方面具有實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。同時(shí)，也能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控社區(qū)老人實(shí)際健康情況以及生活狀態(tài)，及時(shí)做好所需服務(wù)的提供，尤其是孤寡以及獨(dú)居老人。智慧城市方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用在飲水質(zhì)量監(jiān)測(cè)、空氣質(zhì)量監(jiān)控與市政設(shè)施管理等方面。

3.2 汽車領(lǐng)域

近年來(lái)，我國(guó)的汽車領(lǐng)域逐漸向著智能化、信息化發(fā)展，智慧汽車、物聯(lián)網(wǎng)汽車與車聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展快速，以此為我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展地阿萊了較大的動(dòng)力。在炎熱的夏季，車主在進(jìn)入停車場(chǎng)之前，則可以使用手機(jī)啟動(dòng)汽車空調(diào)，在停放汽車之后，監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)囕v情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄，如果發(fā)現(xiàn)存在偷竊或者損壞車輛等行為，則將通過(guò)撥打手機(jī)或短信等方式向車主報(bào)警。芯片感應(yīng)系統(tǒng)在運(yùn)行當(dāng)中，能夠?qū)囍鬟M(jìn)行正確識(shí)別，在車主接近/遠(yuǎn)離車輛時(shí)會(huì)對(duì)車鎖進(jìn)行自動(dòng)打開或者關(guān)閉。服務(wù)商方面，也能夠?qū)囕v運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程診斷故障問(wèn)題。C-2-C技術(shù)的應(yīng)用則能夠使車輛在運(yùn)行當(dāng)中始終具有一定的安全距離，避免發(fā)生追尾或者對(duì)撞事故。

3.3 醫(yī)療領(lǐng)域

醫(yī)療領(lǐng)域方面，能夠應(yīng)用傳感器監(jiān)測(cè)人的生理狀態(tài)，應(yīng)用醫(yī)療可穿戴設(shè)備對(duì)生理信息進(jìn)行獲取，同時(shí)將相關(guān)信息在電子健康文件中記錄，為后續(xù)醫(yī)生、個(gè)人查閱做好準(zhǔn)備。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用當(dāng)中，也能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療物品、設(shè)備的管理與監(jiān)控，對(duì)醫(yī)療設(shè)備可視化目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

3.4 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域方面，能夠應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全程的智能控制、信息感知與精準(zhǔn)管理。這是一種全新的生產(chǎn)方式，能夠?qū)r(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程控制、災(zāi)害預(yù)警、可視化診斷等功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在種植當(dāng)中，可以使用攝像頭、衛(wèi)生與傳感器等手機(jī)數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備、農(nóng)作物數(shù)字化目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。畜牧養(yǎng)殖方面，也可以使用可穿戴設(shè)備、耳標(biāo)與攝像頭等對(duì)禽畜產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，應(yīng)用算法對(duì)禽畜產(chǎn)品喂養(yǎng)情況、健康情況以及位置信息等進(jìn)行獲得。

3.5 工業(yè)制造

工業(yè)制造方面，物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用在設(shè)備監(jiān)控管理、生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化、供應(yīng)鏈管理、工業(yè)安全管理等方面，就目前來(lái)說(shuō)，安全生產(chǎn)監(jiān)管系統(tǒng)與倉(cāng)儲(chǔ)物流信息都是較為成熟的系統(tǒng)類型。

3.6 軍事領(lǐng)域

軍事物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)用，可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)系統(tǒng)與信息化設(shè)備結(jié)合應(yīng)用的關(guān)鍵手段。就目前來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)軍事主要是對(duì)軍事物流系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，通過(guò)RFID對(duì)物資信息進(jìn)行交際，通過(guò)射頻讀寫器對(duì)標(biāo)簽上信息獲得后，將其實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的傳輸，以此幫助信息中心能夠做好物資流通信息的精確掌握，以此使軍事物資在供應(yīng)方面具有透明的特點(diǎn)，進(jìn)一步提升后勤保障能力水平。在物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)融合的情況下，使物聯(lián)網(wǎng)具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、傳輸格式以及傳輸規(guī)范，能夠?qū)σ酝娛挛锫?lián)網(wǎng)在信息傳輸共享方面存在的障礙進(jìn)行有效解決。5G大容量、高速率特征的存在，能夠?qū)娛挛锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、種類多、連接中斷多等問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，切實(shí)提升戰(zhàn)場(chǎng)信息傳輸、提取的實(shí)時(shí)性，能夠在指揮控制信息、武器維修保養(yǎng)與預(yù)警偵查信息等場(chǎng)景具有較好的應(yīng)用。同時(shí)，5G安全性設(shè)計(jì)特征的存在，也能夠使軍事物聯(lián)網(wǎng)在運(yùn)行應(yīng)用方面具有較好的可靠性，避免發(fā)生鏈路失效問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

可以說(shuō)，在5G技術(shù)不斷發(fā)展成熟的情況下，也使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在此當(dāng)中具有了快速的發(fā)展，在應(yīng)用范圍與應(yīng)用領(lǐng)域方面也具有了新的表現(xiàn)。在實(shí)際工作開展中，需要能夠積極做好兩種技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，進(jìn)一步提升物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價(jià)值。