5G技術在物聯網中應用研究

羅雪姣 汪鑫 沈琪

摘 要 物聯網技術的成熟發展，使物聯網網絡內物的數量增多，樣式更新，網絡體系所容納的信息數據不斷擴大。數據之間的實時傳遞需要更快速的速度，物物之間信息干擾要降到最低，就對物聯網的網絡結構提出更高的要求，5G技術在網絡速率、網絡容量、抗干擾等方面相對4G技術都有較大的提升，對物聯網的發展起到積極作用。

關鍵詞 5G通信；物聯網；關鍵技術

Abstract The mature development of the Internet of things technology has increased the number of things in the network of things， updated the style， and expanded the information data contained in the network system. Real-time data transfer needs to be faster， and information interference between objects must be minimized. Therefore， the network structure of the Internet of Things is required to be higher. The 5G technology has greatly improved the 4G technology in terms of network speed， network capacity， and anti-interference， and has played a positive role in the development of the Internet of Things.

Keywords 5G communication； Internet of Things； Key technologies

前言

物聯網技術將人們需要管理的物體整合到一個網絡體系中，獲取該物體的信息，并實現對該物體的控制，從而達到更準確和精細的管理，使人們生活和生產中無思想的物體也能達到智能的狀態，為人類生活帶來了便利。

而網絡層是物聯網架構中的中樞，起到傳遞和處理信息的作用，網絡技術對物聯網發展起到決定性作用。最新一代的移動通信技術5G，在網絡技術和無線技術方面都有了新的突破，為物物之間的通信提供了更快速，安全和靈活的條件，也將推動物聯網的快速發展。

1 5G網絡與物聯網的發展

無線移動通信網使物聯網的發展成為可能，使人們生活模式向智能化方向發展，越來越多的科研工作者投入到物聯網的研發中來，物聯網快速發展對移動網絡提出更高的要求。5G通信技術旨在能耗，安全，系統容量，網絡傳輸速率方面進行提升，使物聯網的信息更多元化，同時使物聯網與云計算，大數據等技術的融合提供有利條件[1]。

1.1 物聯網發展

隨著各大互聯網企業在物聯網方面的研究，物聯網產業逐漸滲透到人們的生活中，如智能家居，車聯網，智能工業控制，AR等方面已取得一定的成果，而還有許多關于物聯網產業的創新性研究在社會需求的推動下快速發展。

1.2 5G網絡發展

5G技術比4G在性能方面的提高都是成倍增加的，兩者性能對比如圖1所示：

2 5G網絡關鍵技術

2.1 毫米波技術

要使物聯網系統覆蓋更廣，就會有更多的接入設備，5G網絡容量須相應的提高。而傳統的通信擁擠在3GHz以下頻段，頻譜資源非常有限，網絡容量低。5G采用毫米波技術，即高頻段工作，在高頻段寬帶資源足，且天線增益高。使得5G網絡能夠支持超高速傳輸率，波速窄，靈活可控，可使接入的設備數量增加。高頻、超高頻是移動通信今后發展的方向，但是頻率越高傳輸距離變短，穿透能力變差，對系統硬件是一項極大的挑戰，綜合各方面因素考慮目前提出的較為合理的頻譜為6GHz[2]。

2.2 多天線傳輸技術

多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）天線技術，在發送端和接收端分別使用多個低功耗的天線，利用分集技術提高信道容量和接收端信噪比。不額外占用頻譜資源，也不需要增加天線的發射功率就能成倍的提高頻譜傳輸率，提高系統的容量。5G網絡這種低能耗，高傳輸率的特點使得即使有更多的終端設備接入網絡也不會影響數據傳輸速率，不同用戶設備之間也不會相互干擾，提升了用戶物聯網業務體驗質量。

2.3 密集網絡技術

物聯網的發展勢必會帶來數據流量需求增大，使用超密集網絡技術，不僅可以改善網絡的覆蓋情況，而且宏蜂窩+長期微蜂窩+臨時微蜂窩使依賴性降低，網絡更加靈活，但是網絡越密集，網絡之間的干擾就越嚴重，網絡拓撲結構復雜程度也相應提升，如何提高在密集網絡中無線網絡信號的抗干擾能力也是一項重要任務。

2.4 全雙工技術

同時同頻全雙工是通信的接收方和發送方在相同的頻譜上同時進行工作，這對傳統的頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）模式進行了突破，不僅實現雙向通信，使得相同時間內信道頻譜利用率提高一倍，達到增加5G網絡吞吐量，降低網絡延遲的目的。雖然頻譜利用率提高，但是同頻同時傳送對電路的自干擾能力提出了更高的要求，特別是在多輸入多輸出天線技術使用后，全雙工的難度也變大[3]。

3 結束語

目前，物聯網所涉及的領域滲透到各行各業，人們有望生活在方便快捷的智慧城市。物聯網在終端容量和數據傳輸率等方面驅動著5G技術的快速發展，而5G技術的應用使物聯網實現萬物互聯成為可能。

參考文獻

[1] 王宇濤.5G通信中的物聯網變革與發展[J].電子世界，2017，（15）： 66-66.

[2] 王石.物聯網形勢下的5G技術研究[J].中國科技投資，2017，（4）： 306，347.

[3] 馬俐.淺談基于5G技術的物聯網應用研究[J].數字通信世界，2018， （3）：195-196.