物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與5G通信技術(shù)的應(yīng)用探討

付 堯

(湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430070)

0 引言

通信技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來了巨大的便利，從2G過渡到5G，通信技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展改變了全世界范圍內(nèi)多個行業(yè)的存在形態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也隨著通信技術(shù)的發(fā)展獲得了巨大的進(jìn)步，在物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展背景之下，5G技術(shù)也迎來了全新的發(fā)展機(jī)遇。為此，文章分析了物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)之間的聯(lián)系，對如何實現(xiàn)二者的高效融合進(jìn)行了探究，以滿足社會的通信需求，推動社會的發(fā)展和進(jìn)步。

1 物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)是一種通過網(wǎng)絡(luò)連接對象和對象的方法。從技術(shù)層面而言，物聯(lián)網(wǎng)是在對象內(nèi)部放置一些小芯片，通過改善芯片之間的網(wǎng)絡(luò)連接，使得互聯(lián)網(wǎng)的智能水平發(fā)展到更高的水平，而且網(wǎng)絡(luò)的使用可以實現(xiàn)物與人之間、物與物之間更加高質(zhì)量的通信和交互。物聯(lián)網(wǎng)具有比較好的適應(yīng)性，當(dāng)前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活。未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)粩嗤貙挘o人們的生產(chǎn)、生活帶來更多便利。

1.2 5G通信技術(shù)概述

5G通信技術(shù)是目前最新的通信技術(shù)，是在3G和4G技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。隨著配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步完善，5G通信技術(shù)將會在全球范圍內(nèi)得到迅速推廣和應(yīng)用。與4G通信技術(shù)相比，5G通信技術(shù)的優(yōu)勢極為明顯，主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)傳輸速率、處理速度較快，存儲容量較大，具有較大的發(fā)展應(yīng)用潛力。5G通信技術(shù)的應(yīng)用可以有效地優(yōu)化信息傳輸、存儲和處理，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存在諸多共通之處，將物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，可以更好地推動信息技術(shù)的進(jìn)步，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入更多活力[1]。

2 5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

5G通信技術(shù)不僅可以滿足人們的通信需求，也可以在物聯(lián)網(wǎng)中體現(xiàn)出更高的價值。5G通信技術(shù)的三大應(yīng)用場景為增強(qiáng)型移動寬帶，低延時高可靠性通信和海量物聯(lián)網(wǎng)通信。其中，增強(qiáng)型移動寬帶主要適用于人與人之間的通信和移動網(wǎng)絡(luò)通信等，例如人們?nèi)粘Ｊ褂檬謾C(jī)以及iPad等移動電子設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。低延時高可靠性通信則主要適用于物與物之間的通信，如在自動化工業(yè)、無人駕駛等領(lǐng)域，該項技術(shù)得到了較好的應(yīng)用。海量物聯(lián)網(wǎng)通信則主要是與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合在一起應(yīng)用的通信技術(shù)。在未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，5G通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)粩嗤貙?，如VR，AR，MR等技術(shù)均可以與物聯(lián)網(wǎng)、5G通信技術(shù)結(jié)合在一起應(yīng)用。5G通信技術(shù)具有的超密集、大覆蓋、延時低等特點可以有效滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)升級發(fā)展的需要[2]。

3 5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)融合的優(yōu)勢

3.1 5G通信技術(shù)可以有效提升物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸速度

相較于4G通信技術(shù)，5G通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度有兩個數(shù)量級的提升，信息傳輸速度得到了大幅改進(jìn)。4G網(wǎng)絡(luò)雖然也可以滿足基本的傳輸要求，但實際上信息傳輸速率與實際需求之間并不十分匹配。5G通信技術(shù)的信息傳輸是以G為單位的，可以使信息得到更加高速、及時的傳輸，大幅提升了工作效率。

3.2 5G通信技術(shù)提高了物聯(lián)網(wǎng)的安全性

物聯(lián)網(wǎng)使得物與物、物與人之間的信息交流變得更加高效、順暢，但是信息傳輸過程中也存在諸多風(fēng)險，信息泄露問題在所難免，這對行業(yè)發(fā)展的安全性產(chǎn)生了極為不利的影響。5G通信技術(shù)不僅具有傳輸速度快、存儲量及信息處理量大等多種優(yōu)點，同時其安全性也比較高。5G通信技術(shù)的安全保障機(jī)制完善，不僅繼承了4G通信技術(shù)的安全保障架構(gòu)，同時還融入了無線安全、網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用的安全性得到了進(jìn)一步提升，可以有效地減少物聯(lián)網(wǎng)傳輸過程中信息泄露發(fā)生的概率，對相關(guān)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步產(chǎn)生了極為積極的促進(jìn)作用。

3.3 5G技術(shù)有助于擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域

當(dāng)前，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用雖然已經(jīng)比較成熟，但是應(yīng)用范圍相對單一。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)多應(yīng)用于較大物品的信息處理，在物流行業(yè)得到了極為廣泛的應(yīng)用，而在一些相對比較細(xì)小的事物的信息收集中應(yīng)用較少。5G通信技術(shù)在使用過程中，可以借助更高頻次的信號、更快的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，使得設(shè)備之間的信息傳遞更加快速高效，信息處理速率也得以大幅度提高。5G通信技術(shù)所具備的特點，使得物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)得以存儲在更小的空間之內(nèi)，并且可以為信息處理提供更加高效、便捷的平臺，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到更加優(yōu)質(zhì)高效的應(yīng)用[4]。

3.4 5G技術(shù)的便利性有效地推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

5G技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用可以有效地提高物聯(lián)網(wǎng)的便捷性。過去，信息技術(shù)水平相對比較落后，物聯(lián)網(wǎng)的終端必須連接在電腦上，工作人員只有在辦公室內(nèi)借助電腦才能查看各類數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)的工作。5G通信技術(shù)出現(xiàn)之后，智能手機(jī)也可以輔助完成相應(yīng)的工作，為人們的工作提供了諸多便利，工作效率也得到了大幅提升。同時，5G通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用也有效節(jié)地約了辦公空間，提高了空間的利用效率，為設(shè)備的小型化和集中化打下了良好的基礎(chǔ)，為企業(yè)的集約化發(fā)展提供了諸多便利，有助于節(jié)約生產(chǎn)成本。

4 物聯(lián)網(wǎng)形式下5G通信技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 全頻段技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前，雖然4G通信技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，但是與5G通信技術(shù)相比較而言，4G通信技術(shù)在傳輸速度以及效率等方面存在諸多缺陷。4G通信技術(shù)應(yīng)用的頻段為3 GHz頻段，該頻段的主要特點表現(xiàn)為資源比較稀缺，尤其是在接入了過多的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，網(wǎng)絡(luò)卡頓的情況極為常見，需要花費較長的時間等待加載，體驗感比較差。針對該問題，就需要發(fā)揮全頻段技術(shù)的作用與價值。全頻段技術(shù)是5G通信技術(shù)應(yīng)用的具體頻段，可以最大程度地利用網(wǎng)絡(luò)頻段資源，同時，5G通信技術(shù)可以利用規(guī)模較小的天線，在減少設(shè)備體型的同時實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提高，使得信號更加穩(wěn)定，可以保證信息的有效傳輸。

4.2 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的具體應(yīng)用

除了全頻段技術(shù)外，5G通信技術(shù)還包含密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。當(dāng)前人們之所以積極發(fā)展并應(yīng)用5G通信技術(shù)，其目的就在于提高網(wǎng)絡(luò)流量，然后在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對無線接入技術(shù)的有效滲透，拓寬網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面。5G通信技術(shù)之所以能夠得到人們的廣泛認(rèn)可，就是因為密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能強(qiáng)大。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以較好地對室外空間進(jìn)行拓展，系統(tǒng)容量得以不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)內(nèi)容得到了有效的優(yōu)化與完善。應(yīng)用密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時，需要將天線布置在宏基站周圍，將密集網(wǎng)絡(luò)布置在室外，以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的具體滲透，提高節(jié)點信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與可靠性。在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以保證用戶接收到精準(zhǔn)度更高的信號，物與物之間連接因此變得更加靈活。

4.3 智能化技術(shù)的具體應(yīng)用

智能化技術(shù)是5G通信技術(shù)的重要分支，可以有效地對當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。未來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展勢必會使得5G通信技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓寬，但與此同時將會使得網(wǎng)絡(luò)傳輸中的數(shù)據(jù)變得更加復(fù)雜。5G通信技術(shù)所應(yīng)用的具體服務(wù)器為云計算平臺，該平臺可以在完成傳輸工作的基礎(chǔ)上配合交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)，對各類信號及數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、連接和分析。在數(shù)據(jù)傳輸時，云計算中心使得數(shù)據(jù)呈現(xiàn)細(xì)化發(fā)展的特征，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，解決傳輸過程中可能遇到的故障。此外，云計算中心存在數(shù)量龐大的終端，這些終端可以收集各個頻段的信息，對多種類型的業(yè)務(wù)和各種形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。智能化技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，可使各類設(shè)備所接入網(wǎng)絡(luò)的類型實現(xiàn)智能、高效的處理，可以在較短的時間內(nèi)應(yīng)對各類復(fù)雜情況，使物聯(lián)網(wǎng)用戶得到更好的使用體驗。

4.4 軟件自定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬技術(shù)的應(yīng)用

5G通信技術(shù)中，軟件自定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬技術(shù)等屬于兩項基礎(chǔ)技術(shù)，可以較好地構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制層，通信效率及準(zhǔn)確性較高。除此之外，軟件自定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬技術(shù)還可以實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足各類虛擬業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求。在5G通信技術(shù)條件下，軟件自定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬技術(shù)可以成功實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)功能的自動化，有效地滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的自動化需求，不斷提升自動化操控的通信效率，不斷優(yōu)化操控效果。

5 5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的策略分析

如上文所述，5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展是時代發(fā)展的必然趨勢，將二者有機(jī)融合在一起，規(guī)避彼此的短板，可以使得5G通信技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)1+1>2的效果。在未來，要想使得相關(guān)技術(shù)得到更好的發(fā)展，推進(jìn)各個行業(yè)的進(jìn)步，應(yīng)當(dāng)從以下方面著手予以優(yōu)化。

5.1 統(tǒng)一5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化應(yīng)用效果

5G通信技術(shù)作為一種新興的通信技術(shù)，受到了人們的廣泛關(guān)注。我國通信及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)投入了大量的人力、物力與財力，用于5G通信技術(shù)的研發(fā)，但實際上，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)時間比較短，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等均未得到有效的統(tǒng)一，導(dǎo)致在技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)出現(xiàn)了諸多缺陷，與物聯(lián)網(wǎng)的融合效果不理想。因此，為了更好地推進(jìn)5G通信技術(shù)的發(fā)展，需要盡早統(tǒng)一5G通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，使其能夠更好地應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)。標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，并非我國單方面的事情，5G通信技術(shù)的發(fā)展事關(guān)全球信息化的進(jìn)程，與全社會的發(fā)展及進(jìn)步聯(lián)系緊密。基于此，我國不僅要聯(lián)合各個行業(yè)，積極制定5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時還應(yīng)當(dāng)聯(lián)合世界其他國家，攜手制定相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，以便有效地節(jié)約信息轉(zhuǎn)換時間，提高信息利用效率，使得對外貿(mào)易以及其他經(jīng)濟(jì)活動得到更加高效的實施，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更多助力，展現(xiàn)5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的多元價值。

5.2 明確5G技術(shù)定位，實現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展

5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同發(fā)展的過程中，必須盡快明確5G通信技術(shù)的定位，以保證可以與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)協(xié)同發(fā)展。作為未來通信領(lǐng)域的主要技術(shù)，5G通信技術(shù)大范圍地推廣應(yīng)用之后，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之間的交集必將不斷增多，為了充分有效地發(fā)揮5G通信技術(shù)的優(yōu)勢，需要盡早明確可以應(yīng)用5G通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，將兩項技術(shù)結(jié)合，以提高技術(shù)應(yīng)用的效率和質(zhì)量。同時，5G通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中也存在短板，針對具體應(yīng)用環(huán)節(jié)存在的各類短板，不能輕易忽視，而是要結(jié)合實際情況，對相應(yīng)的問題進(jìn)行分析和探究，優(yōu)化和改進(jìn)5G通信技術(shù)，保證其可以滿足不同條件下的使用需求。隨著相關(guān)技術(shù)的深入發(fā)展，5G通信技術(shù)必然不僅僅局限于通信、智能設(shè)備制造等領(lǐng)域，在重工業(yè)、教育、醫(yī)療、智能家居等領(lǐng)域也有著極為廣闊的應(yīng)用前景[5]。

5.3 做好技術(shù)研發(fā)，培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)技術(shù)人才

5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的高質(zhì)量發(fā)展及進(jìn)步，離不開先進(jìn)技術(shù)的支持，為了使得相關(guān)技術(shù)更好地融合發(fā)展，解決技術(shù)應(yīng)用過程中存在的缺陷，就必須要積極落實技術(shù)研發(fā)，加大技術(shù)研發(fā)資金投入力度，同時還需要關(guān)注技術(shù)人才的培養(yǎng)。技術(shù)的研發(fā)必須有專業(yè)的人才作保證，如果相關(guān)領(lǐng)域的人才缺口巨大，難以有效地滿足技術(shù)研發(fā)的需求，則5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展也將會淪為空談。因此，在技術(shù)應(yīng)用過程中，社會各界需要重視對優(yōu)質(zhì)人才的培養(yǎng)。對于企業(yè)而言，企業(yè)要做好現(xiàn)有人才的培訓(xùn)工作，保證人員對相關(guān)技術(shù)有充分的了解和認(rèn)識，同時，還可以積極與高校構(gòu)建合作關(guān)系，實現(xiàn)校企合作，這樣也可以為社會培養(yǎng)出更多優(yōu)質(zhì)的高新技術(shù)人才，滿足物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)融合發(fā)展需要。