5G時代的物聯網發展與技術

王國啟

摘 要：現如今，我國的國民經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，隨著科學技術的不斷發展，計算機網絡的應用范圍也變得越來越廣泛。在現在的社會情況中，計算機網絡的廣泛應用，也在很大的程度上促進了整個社會的經濟發展。幾年前，4G時代的發展，讓人們能夠更好地利用網絡，而現在，5G通信也在不斷地研發當中。5G通信技術是一種前沿科技，也是現目前通信領域中的主要研究方向。這種技術，預計會在2020年得到普遍性的應用。另外，現在物聯網技術也是一種正在發展的新興技術，若是能夠將物聯網與5G通信進行有效地結合，那么物聯網也將會得到更好的發展。在本文中，就針對于5G技術進行了相應的分析，并提出了物聯網在5G時代下的發展。

關鍵詞：5G時代；物聯網；發展

引言

作為一種很有市場前景和價值的技術，物聯網是一種通過互聯網連接大規模的低功耗交互式設備而實現技術，例如可穿戴設備、智能傳感器、智能電器、平板電腦、智能手機和智能交通系統等，這對我們的生產方式以及生活活動產生了巨大的影響。研究還指出，這些設備中將有70億通過蜂窩技術連接，例如目前的2G、3G和4G。而5G網絡作為新一代移動無線網絡技術，它將會在2020年后開始部署商用。國際電信聯盟（ITU）對5G提出了8大指標要求，分別是基站峰值速率、用戶體驗速率、頻譜效率、流量空間容量、移動性能、網絡能效、連接密度和時延，具體表現在其傳輸速率將在現有基礎上提升10～100倍，峰值傳輸速率達到10Gbit/s，端到端時延達到ms級，連接設備密度增加10～100倍，流量密度提升1000倍，頻譜效率提升5～10倍，能夠在500km/h的速度下保證用戶體驗。

1物聯網發展概述

物聯網這個概念可以說是伴隨著互聯網的廣泛應用而出現的，是在“互聯網概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念。1995年，微軟公司總裁比爾蓋茨在其《未來之路》一書中對物聯網的應用進行了預言式的闡述，從而使物聯網被廣大計算機愛好者所認識。2009年8月上旬溫家寶總理在無錫視察時提出，加快建設國家“感知中國”示范區（中心），引領了信息產業第三次浪潮。物聯網的發展，已經上升到國家戰略的高度。從行業的角度來看，物聯網主要涉及的行業包括電子、軟件、通信，通過電子產品標識感知識別相關信息，通過通信設備和服務傳導傳輸信息，最后通過計算機處理存儲信息。而這些產業鏈的任何環節都會開成相應的市場，加總在一起的市場規模就相當大，可以說，物聯網產業鏈的細化將帶來市場進一步細分，將造就一個龐大的物聯網產業市場。

2在5G的基礎下物聯網的發展狀況

2.1不用受到傳統的網絡的限制

等到5G通信網絡建成并廣泛應用以后，人們上網的速度也將會大大的加快，因為5G技術的傳輸速率將遠遠超過4G技術，甚至是100倍之多。而這種現象，也將意味著人們在使用手機或者是其他電子產品來獲取網絡信息的時間會大大地縮短，而且網絡質量也會有明顯的提高。整體上來看，5G技術在通信網絡中的應用就會使得傳統的控制信號轉變成多元信息，這種技術也將會為物聯網的發展提供良好的基礎。

2.2物聯網的覆蓋面積會不斷地擴大

在5G通信網絡中，不僅包括了設備直接通信和高頻段傳輸，也包含了多天線傳輸等相關的先進技術。而且，5通信網絡不僅能夠有效地改變傳統蜂窩數據網絡的模型，也將會充分地增加各個終端之間的通信方式。這樣一來，基于5G通信網絡的基礎上，不僅物聯網的覆蓋面積和頻段會得到擴展，就連傳統的終端通信模塊的體積也會逐漸地減小。

2.3有關物聯網技術的創新思維會不斷地加強

由于第五代通信技術的出現，很多人們在4G網絡中不能夠享受到的功能，都會在未來得以運用。而且，5G通信技術的研發，也為其他新技術的研發奠定了良好基礎，比方說，在5G通信技術研發的基礎上，人工智能也會得到有效的應用，除此之外，智能導航駕駛也將會逐漸地被研發和應用。因此，在5G通信技術的基礎上，人們對于物聯網技術的創新也將會不斷地加大，這樣一來，物聯網其他潛在的功能和作用也將會被充分地挖掘出來，從而為人們提供更好的服務。

3 5GIoT挑戰及發展趨勢

5G可以滿足未來物聯網的需求，但是5GIoT的體系結構也面臨著設備之間的可信通信，安全問題等一系列研究挑戰。雖然對5GIoT已經做了很多的研究工作，但仍然存在一些技術挑戰。5GIoT體系結構的設計本身就是一個巨大的挑戰。由于大量物聯網設備，網絡可擴展性成為一個主要問題，同時管理大量物聯網設備的狀態信息也是一個需要考慮的問題。同時，還需要考慮到5GIoT的互操作性和異構性。異構網絡之間的無縫互連同樣也是一項重大的挑戰，大量物聯網設備通過通信技術與其它智能網絡或應用連接進行通信、傳播以及收集重要信息等活動，它們之間的互操作性也是必須要解決的一個重要問題。同時，結構設計還需要考慮到5GIoT安全保障和隱私問題。無線軟件定義網絡對于5G數據網絡的有效性來說也仍然是一個重要挑戰。為了保證高度靈活的核心網絡，可擴展的SD-CN對網絡可擴展性提出了挑戰。同時，控制分離數據平面對于大多數SDN來說都比較困難。NFV與SDN高度互補，但不依賴于SDN，它運行在第三方公共云上，因此安全跟隱私也成為一大問題。針對5GIoT，提出了大量物聯網解決方案，同時5GIoT的標準化也會使得物聯網應用實現及開發變得更加容易。但是由于在5GIoT中網絡和設備的多樣性，IoT系統和應用缺乏一致性和標準化，因此提出的物聯網解決方案仍存在很多障礙和挑戰。5GIoT涉及兩種標準。一是技術標準，包括無線通信，數據匯總標準等；二是監管標準，包括數據的安全性和隱私性，例如通用數據保護法則（2018），安全解決方案，密碼原語等。對于5GIoT的研究目前還處在初級階段，除了要解決上述遇到的挑戰外，還應對未來的研究趨勢進行探索。由于物聯網的多樣性，5GIoT將會越來越分散，因此需要開發更加復雜的技術，例如NVFs來管理5GIoT。邊緣計算是5GIoT的另一個關鍵用例。邊緣計算結合5G網絡將推動物聯網設備成為物聯網的核心，并且將顯著提升相關應用計算能力，例如AR/VR。除此之外，在高設備密度的情況下，實現上下文感知解決方案將會有效增加物聯網實體規模，增強移動性和異構性。

結語

我國在研究5G通信技術方面已經取得了顯著的效果，計劃在2020年將5G商用的目標真正實現，成為本次移動通信技術改革的引領者。目前5G技術還處于不斷的發展進步中，與物聯網的應用需要不斷地探索與研究，希望這些技術的發展，為人們未來的生活提供便利。把5G網絡作為載體的物聯網，在將來的普及應用中會最大程度的滿足用戶所需，達到全面的、整體的智能化發展，實現人類向往的充滿智慧、更加美好、幸福的物聯網時代。

參考文獻

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（作者單位：湖北省丹江口市電信分公司浪河鎮電信分局）