摘要:科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和通信技術(shù)的進(jìn)步,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和影響范圍越來越大,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等對(duì)人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了極大的影響,已經(jīng)成為人們?nèi)粘I钪斜夭豢缮俚囊蛩?。近年來,隨著研究的不斷深入,網(wǎng)絡(luò)通信由原有的4G逐漸發(fā)展到5G,5G發(fā)展成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。文章主要概述了物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下5G通信工程技術(shù)的特征,就具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);5G;通信工程技術(shù);應(yīng)用
一、引言
計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,推動(dòng)著信息時(shí)代的到來,也叫數(shù)字化發(fā)展時(shí)代。在此背景下,信息傳遞不再掌握在少數(shù)人手里,人人都可以成為信息的傳遞者和接收者。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,可看作是連接萬物的互聯(lián)網(wǎng),即“泛互聯(lián)網(wǎng)”,其與移動(dòng)通信技術(shù)的融合發(fā)展,是信息時(shí)代的重要特征。5G技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,是對(duì)原有的4G技術(shù)的升級(jí)和補(bǔ)充,一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)通信技術(shù)的不足,有效提升了信息傳播的速度,提升了資源利用率,擴(kuò)大了信息技術(shù)的覆蓋面?,F(xiàn)階對(duì)5G技術(shù)的研究力度加強(qiáng),成為移動(dòng)通信的主要項(xiàng)目和研究技術(shù),在發(fā)展中得到了多個(gè)行業(yè)的支持,且對(duì)其研究不斷深入,主要是為了提升網(wǎng)絡(luò)傳播速度,進(jìn)而促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展。
二、物聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)概述
(一)物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)主要是借助無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)等,將互聯(lián)網(wǎng)和其他對(duì)象進(jìn)行連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),且這一結(jié)構(gòu)相互聯(lián)通,是一種泛互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形勢(shì)[1]。從技術(shù)層面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行分析,可以將其分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層,其發(fā)展的核心是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)上延伸出來的網(wǎng)絡(luò),且用戶端也得到了大范圍的擴(kuò)大和延伸,可實(shí)現(xiàn)任何人、任何物品等之間的信息交換[2]。物聯(lián)網(wǎng)借助智能技術(shù)、識(shí)別技術(shù)等通信感知等技術(shù),進(jìn)一步促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的融合,因此,物聯(lián)網(wǎng)也被稱作是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展改革的第三次浪潮,是信息社會(huì)發(fā)展的重要趨勢(shì),借助互聯(lián)網(wǎng)等其他通信技術(shù),可以通過新的方式將智能機(jī)器、傳感器、人員等聯(lián)系起來,形成人與物、物與物之間的連接,最終實(shí)現(xiàn)信息化和智能化的網(wǎng)絡(luò)。因此,物聯(lián)網(wǎng)可看作是互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步延伸和發(fā)展,其包含了互聯(lián)網(wǎng)中的所有的信息資源,且物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備、資源等更具個(gè)性化特點(diǎn)。
(二)5G通信技術(shù)
在4G技術(shù)研究和深入發(fā)展的基礎(chǔ)上誕生了5G技術(shù),其數(shù)據(jù)運(yùn)行速率更高,且延時(shí)性較小,耗能相對(duì)較低,促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的深入發(fā)展,在高連通性背景下,多個(gè)通信頻段有效保持了穩(wěn)定性,大大提升了用戶的流量數(shù)據(jù),也對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間的靈活性進(jìn)行了調(diào)整。5G通信工程技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,進(jìn)一步促進(jìn)了泛互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)內(nèi)涵的深入,也帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展[3]。數(shù)字化發(fā)展時(shí)代,信息化和數(shù)據(jù)化對(duì)人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了直接的影響,在此過程中,網(wǎng)絡(luò)承載著更多的社會(huì)責(zé)任,5G能有效降低能源消耗,提升信息傳輸效率,穩(wěn)定性更強(qiáng),與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比,其具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。
其一,聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量多。5G通信工程技術(shù)應(yīng)用中,其海量的機(jī)器類通信是主要特點(diǎn),有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)通信缺陷。在應(yīng)用中,數(shù)據(jù)量的增加也給移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來了巨大的壓力和挑戰(zhàn),常常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)卡頓和數(shù)據(jù)傳輸慢的問題,且數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定等,影響到人們的辦公和生活。5G通信技術(shù)的信息承載量較大,即使在網(wǎng)絡(luò)相對(duì)擁堵的情況下也不會(huì)輕易出現(xiàn)卡頓,且聯(lián)網(wǎng)設(shè)備較多,相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積也會(huì)隨之增加,從而有效保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性[4]。應(yīng)用過程中,除了聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更多,也能降低運(yùn)行的成本,提升整體的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用效果。
其二,移動(dòng)帶寬功能更強(qiáng)。與4G相比,5G通信技術(shù)更具有峰值速率方面的優(yōu)勢(shì),當(dāng)前技術(shù)服務(wù)中,5G通信技術(shù)為用戶辦理業(yè)務(wù)等提供了平臺(tái),可直接通過互聯(lián)網(wǎng)辦理,而不需要到線下業(yè)務(wù)點(diǎn),極大地給人們提供了便利。同時(shí),很多信息系統(tǒng)中也應(yīng)用5G通信技術(shù),如應(yīng)急類、工業(yè)類、醫(yī)療類等,出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲的頻率大大減少,提升了發(fā)展的可靠性[5]。
(三)物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)
首先,可實(shí)現(xiàn)高頻段傳輸。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下,行業(yè)為了進(jìn)一步發(fā)展,對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播的依賴性較大,網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、高速率傳播成為影響物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的重要影響因素,如常見的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)頻段主要是在3GHz范圍內(nèi),能滿足人們?nèi)粘>W(wǎng)絡(luò)的基本需求,但如果是海量的傳播和大數(shù)據(jù)傳輸?shù)?,?shù)據(jù)需求逐漸保證,這種情況下會(huì)出現(xiàn)資源不足,無法滿足網(wǎng)絡(luò)頻段的需求,也影響到網(wǎng)絡(luò)用戶的體驗(yàn),5G技術(shù)是一種高頻段的傳播,其帶寬是現(xiàn)有傳輸?shù)?2倍,且傳輸主要是毫米波的形式,相對(duì)于微波的尺寸更小,可以將對(duì)應(yīng)的設(shè)備產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)更小,減少材料消耗。其次,網(wǎng)絡(luò)密集化。人們工作和生活中對(duì)移動(dòng)終端設(shè)備的依賴程度越來越高,移動(dòng)端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的需求越來越大,無線網(wǎng)絡(luò)通信逐漸多元化,當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)使用多呈現(xiàn)出聚集性的方式和特點(diǎn),為確保安全性和穩(wěn)定性,借助密集化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),才能確保數(shù)據(jù)流量的需求,5G技術(shù)數(shù)據(jù)流量可有效提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜萘浚瑪U(kuò)大整體覆蓋面積,從而使得網(wǎng)絡(luò)使用更具靈活性[6]。最后,智能化?,F(xiàn)代化的發(fā)展與通信技術(shù)有密切的聯(lián)系,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,也是順應(yīng)通信技術(shù)多元化服務(wù)和發(fā)展的方向的重要表現(xiàn),伴隨而來的是更多的數(shù)據(jù)使用方面的需求。5G通信工程技術(shù)可以看作是一個(gè)極端平臺(tái),其依賴于數(shù)量較多的服務(wù)器設(shè)備,且有較高的數(shù)據(jù)信息處理能力,能有效收集和分析數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行分類,對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來說,根據(jù)不同形態(tài)的終端及基站,有效實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù),根據(jù)客戶實(shí)際需求選擇合適的頻段,給用戶應(yīng)用提供更加多樣化的選擇,但具體應(yīng)用中,要實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜的業(yè)務(wù),仍需要考慮設(shè)備自身的智能化水平,智能設(shè)備能在具體的環(huán)境中更精確地實(shí)現(xiàn)信息識(shí)別等,因此,5G技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,其關(guān)鍵技術(shù)中也包括了智能化技術(shù)的應(yīng)用。
三、5G通信工程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析
(一)智能化水平較高
機(jī)器制造、智能化等深入發(fā)展在各行業(yè)都得到了一定程度的應(yīng)用,移動(dòng)技術(shù)、通信工程技術(shù)的發(fā)展也需要順應(yīng)這一發(fā)展形勢(shì)。而5G通信技術(shù)的應(yīng)用,可以為相關(guān)智能設(shè)備及技術(shù)提供支持,更有效地滿足用戶多樣化的需求,從而不斷擴(kuò)大通信技術(shù)的應(yīng)用范圍。與此同時(shí),5G通信工程技術(shù)的覆蓋面不斷擴(kuò)大,且靈活性和適應(yīng)性更強(qiáng),在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí),能在有效成本控制的同時(shí),實(shí)現(xiàn)能源消耗的目標(biāo),推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。
(二)具有較高的效率
移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用,本身是為了方便人們的生產(chǎn)和生活,其自身的使用效率會(huì)對(duì)技術(shù)的應(yīng)用效果產(chǎn)生很大的影響。5G通信工程技術(shù)與其他無線網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)終端技術(shù)等結(jié)合,能建立相對(duì)完善的通信網(wǎng)絡(luò),其整體效率遠(yuǎn)高于其他技術(shù)[7]。
(三)具有較高的傳輸質(zhì)量
經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,人們對(duì)通信質(zhì)量的要求越來越高,除了廣闊的覆蓋范圍和效率,對(duì)數(shù)據(jù)的整體傳播質(zhì)量和安全也有了一定的要求,5G通信技術(shù)本身的傳播效率、安全性和時(shí)效性等都要優(yōu)于4G通信技術(shù),未來發(fā)展中,能更好地滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)信息安全性和整體質(zhì)量的要求。
四、物聯(lián)網(wǎng)下5G通信工程技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)
(一)全頻段技術(shù)的應(yīng)用
在4G通信技術(shù)下,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中,主要的頻段是3GHz,存在頻譜資源不足的現(xiàn)象,要更好地處理這一問題,促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用水平的提升,必須借助高頻段技術(shù)。5G通信工程技術(shù)則采用的是全頻段技術(shù),在應(yīng)用中可以很好地處理頻譜資源問題,也能提升整體系統(tǒng)的容量和信息傳播的速度,現(xiàn)階段全頻段技術(shù)仍處于研究和探索的階段,其全頻段范圍一般在6-100 GHz之間,已經(jīng)遠(yuǎn)大于4G通信技術(shù)下的技術(shù)頻段,且全頻段技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)設(shè)備的體積要求更小,能使天線等設(shè)備更加微型化,提升天線的增益。
(二)NFV/DN技術(shù)的應(yīng)用
5G通信工程技術(shù)的發(fā)展,是以軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等為基礎(chǔ)的,在其發(fā)展過程中,為進(jìn)一步提升整體的效果,需要不斷對(duì)技術(shù)加以擴(kuò)展,對(duì)包括云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等進(jìn)行綜合研究,而云計(jì)算服務(wù)等大大提升了5G通信工程技術(shù)的安全性,也在很大程度上幫助5G通信工程技術(shù)應(yīng)用中制定更加科學(xué)的計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)通信工程技術(shù)應(yīng)用中更好地實(shí)現(xiàn)軟件化、虛擬化,這對(duì)促進(jìn)5G通信工程技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。在此過程中,DN、NFV兩項(xiàng)技術(shù)是關(guān)鍵和基礎(chǔ),能創(chuàng)造控制層、管理層等,對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的管理模式進(jìn)行了簡(jiǎn)化,也能確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制,這樣也節(jié)省了人工操作的煩瑣和可能帶來的誤差,從而不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),提升系統(tǒng)的智能化水平。5G通信工程技術(shù)與這些技術(shù)的有效融合,建立虛擬化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而滿足多行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求[8]。
(三)密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用
相對(duì)比4G通信技術(shù)來講,5G通信工程技術(shù)所提供的流量是其數(shù)千倍,可以將5G通信工程技術(shù)看作是多種接入技術(shù)的有效融合,且技術(shù)的覆蓋面相對(duì)較小,要實(shí)現(xiàn)更小的分割,在理論和實(shí)踐上都很難實(shí)現(xiàn),針對(duì)這種問題,可以借助密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù),一方面可以在宏基站外部增設(shè)較大數(shù)量的天線,從而對(duì)外部空間進(jìn)行不斷地?cái)U(kuò)大,最終實(shí)現(xiàn)增加系統(tǒng)容量的目的,也能更好地提升系統(tǒng)的靈活性。同時(shí),還可以選擇在室內(nèi)環(huán)境下搭建密集的網(wǎng)絡(luò),確保相鄰節(jié)點(diǎn)連接的準(zhǔn)確性和快速性。
五、物聯(lián)網(wǎng)下5G通信工程技術(shù)的融合應(yīng)用探討
泛互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下,為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求,其主要是對(duì)5G通信工程技術(shù)加以研究,其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)更加廣泛?,F(xiàn)階段,5G通信工程技術(shù)在我國(guó)得到了一定程度的推廣和應(yīng)用,且取得了一定的成效。在推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展方面起著不容忽視的作用。
(一)遠(yuǎn)程醫(yī)療治療中的應(yīng)用
借助5G通信工程技術(shù),將其與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)等有效融合,縮減醫(yī)生和患者的距離,從而實(shí)現(xiàn)跨空間的診斷和治療。如在2019年,華為聯(lián)合聯(lián)通、福建醫(yī)科大等機(jī)構(gòu),最終通過5G遠(yuǎn)程手術(shù),借助高清的畫面,流暢的信號(hào)傳輸,對(duì)遠(yuǎn)在40公里外的機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,進(jìn)行了肝小葉切除的試驗(yàn),手術(shù)取得了順利[9]。將醫(yī)療技術(shù)與5G通信工程技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)等有效結(jié)合,能有效降低醫(yī)療成本,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
(二)在虛擬現(xiàn)實(shí)無人機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用
4G技術(shù)只能滿足一般無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?,但?duì)于高級(jí)無人機(jī),仍需要借助5G通信工程技術(shù)。借助5G通信技術(shù),給無人機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展帶來了新的變化,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)超高清的圖片傳輸,數(shù)據(jù)處理,并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程低延時(shí)控制等。雖然目前此項(xiàng)技術(shù)仍處于探索和初步發(fā)展階段,但在實(shí)際應(yīng)用中仍然發(fā)揮了不小的作用。一是物流運(yùn)輸。通過無人機(jī)遙控,控制其駕駛和自動(dòng)飛行,從而將物流包裹運(yùn)輸?shù)街付ǖ哪康牡?,這樣也能避免交通堵塞和地形條件等導(dǎo)致包裹傳送較慢的問題,大大提升了傳輸?shù)男?。二是直播視頻。在無人機(jī)上安裝全景鏡頭,實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的捕獲和拼接等,借助5G通信工程技術(shù),將所獲得的畫面和視頻傳輸給不同用戶,且用戶也可以在移動(dòng)終端體驗(yàn)不同的場(chǎng)景。三是地理勘察。借助5G通信工程技術(shù),將周邊環(huán)境勘察所得的信息和數(shù)據(jù)生成實(shí)時(shí)的地圖,在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的挖掘,數(shù)據(jù)環(huán)境的采集和地圖的生成,能應(yīng)用在不同的環(huán)境和場(chǎng)合,其主要是基于地圖模型深入挖掘數(shù)據(jù),從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量測(cè)繪手段的不足,如在城市規(guī)劃發(fā)展,教育教學(xué)及科學(xué)研究等領(lǐng)域能提供很大的幫助。四是基礎(chǔ)巡檢中的應(yīng)用。無人機(jī)的靈活性較強(qiáng),具有較高的安全性,且受到自然環(huán)境、地形等影響較小,應(yīng)用中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),將其與5G通信工程技術(shù)融合,可以應(yīng)用在建筑外墻監(jiān)測(cè)、基站檢測(cè)、河流勘察等多方面,有效減少人工成本,也能確保巡檢數(shù)據(jù)的安全性。
(三)在無人駕駛領(lǐng)域中的應(yīng)用
為了不斷提升5G通信工程技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用效果,提升數(shù)據(jù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)能力,將5G通信工程技術(shù)與人工智能、計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)技術(shù)、智能制造技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效結(jié)合,是泛互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展的重要特點(diǎn),也是互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)有效連接的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí),將5G通信工程技術(shù)中的AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合,不斷完善運(yùn)行系統(tǒng)和運(yùn)行機(jī)制,極大程度地提升了社會(huì)生產(chǎn)力。在智能駕駛領(lǐng)域中,無人駕駛的研究也在不斷深入,5G通信工程技術(shù)有較強(qiáng)的傳感器設(shè)備,高清攝像頭等,通過激光雷達(dá)、傳感器等配合,可以將人工智能與傳感器數(shù)據(jù)、視覺反饋加以結(jié)合,從而為無人駕駛汽車的研究提供可能。
此外,5G通信工程技術(shù)研究中,智能化技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù),可以根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀,從而提供不斷變化的多樣化的服務(wù),將龐大復(fù)雜的數(shù)據(jù)量上傳到網(wǎng)絡(luò)終端,在此過程中,新網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算平臺(tái)主要承擔(dān)傳輸任務(wù),可以說,5G通信工程技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了新的智能化的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn),能更好地滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)的要求,在生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都起著重要的作用。
六、結(jié)束語
綜上所述,5G通信工程技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,能實(shí)現(xiàn)將世界萬物進(jìn)行連接,使人們的生產(chǎn)和生活更加智能化,對(duì)交通、醫(yī)療、教育等都產(chǎn)生了很大的影響。同時(shí),人工智能、智能制造、無人駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷等也會(huì)在5G通信工程技術(shù)的影響下發(fā)生變化,因此,物聯(lián)網(wǎng)背景下必須重視對(duì)5G通信工程技術(shù)及其應(yīng)用的研究。
作者單位:汪小琦" nbsp; 蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)
參" 考" 文" 獻(xiàn)
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