物聯(lián)網(wǎng)形勢下的5G通信技術(shù)研究

吳妮妮

（長江職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430074）

0 引 言

通信技術(shù)隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的提升而不斷發(fā)展，我國網(wǎng)絡(luò)通信水平已從2G水平經(jīng)過3G的過渡到達(dá)了4G水平。通信技術(shù)的飛速發(fā)展，給人們的生活帶來了極大地便利，智能手機(jī)等通信設(shè)備離不開通信技術(shù)的支持，人們的生活與通信技術(shù)已緊密結(jié)合到了一起。而我國通信技術(shù)質(zhì)量的飛躍只用了幾年時間。目前5G技術(shù)還處在試驗階段，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛的態(tài)勢下，5G時代即將來臨。

1 相關(guān)概念簡介

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

如今，互聯(lián)網(wǎng)不僅能實(shí)現(xiàn)世界信息的連接，也能實(shí)現(xiàn)物與物之間的連接。物聯(lián)網(wǎng)中的用戶通過物品與物品的連接，達(dá)到信息交換和通信的目的。在物聯(lián)網(wǎng)中，人們可給實(shí)物添加上電子標(biāo)簽，通過電子標(biāo)簽人們可了解到有關(guān)于物體的相關(guān)信息。物聯(lián)網(wǎng)作為21世界信息化成熟發(fā)展的標(biāo)志，對地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們生活質(zhì)量水平的提高有著重要作用，物聯(lián)網(wǎng)作為新世紀(jì)信息技術(shù)的重要組成部分之一，體現(xiàn)了科技發(fā)展在生產(chǎn)、生活中的價值。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮其功能打好了堅實(shí)基礎(chǔ)，5G技術(shù)的不斷發(fā)展將同時帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，兩者相輔相成。總之，物聯(lián)網(wǎng)在一定程度上改變了人們的生活方式[1]。

1.2 5G通信技術(shù)

5G通信技術(shù)作為第五代移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其傳輸速度是目前4G速度的上百倍，大容量的文件通過5G網(wǎng)絡(luò)能快速下載完成，其理論上的傳輸速度達(dá)到了10 Gbit/s，傳輸距離也在一定程度上得到了提升，最遠(yuǎn)距離可達(dá)2km，克服了空間帶來的數(shù)據(jù)傳輸阻礙。隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展與研究，目前5G技術(shù)已處于較為成熟的研究階段，其研發(fā)分為三個階段。第一階段為技術(shù)試驗階段，其他兩個階段分別為方案驗證階段以及系統(tǒng)驗證階段[2]。在這些試驗測試成功之后，5G通信技術(shù)將造福于社會各界。

2 5G與物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系

5G的發(fā)展可滿足人們?nèi)粘Ｍㄐ判枨螅_切來說，5G的發(fā)展價值在物聯(lián)網(wǎng)中得到了體現(xiàn)。5G的三大應(yīng)用場景為eMBB、mMTC、uRLLC，分別代表增強(qiáng)型移動寬帶、海量物聯(lián)網(wǎng)通信以及低延時、高可靠性通信。第一種適用于人與人之間的通信，包括移動上網(wǎng)等。第二種主要運(yùn)用于物聯(lián)網(wǎng)，第三種主要用于智能無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低時延、高可靠連接的業(yè)務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)需求依靠的是5G通信技術(shù)，而5G技術(shù)也支撐著物聯(lián)網(wǎng)的需求。在未來，5G技術(shù)將運(yùn)用到物聯(lián)網(wǎng)中大部分的場景，包括無人駕駛、VR技術(shù)、智能化城市建設(shè)等[3]。未來物聯(lián)網(wǎng)的需求將會不斷增長，海量的連接和毫秒級別的時延是支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，現(xiàn)在的4G網(wǎng)絡(luò)達(dá)不到這樣的標(biāo)準(zhǔn)。5G通信技術(shù)由于延時低、覆蓋廣、超密集組網(wǎng)等技術(shù)特點(diǎn)將能滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求[4]。

3 5G技術(shù)的相關(guān)特征

3.1 聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的不斷攀升

聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在一定程度上影響著互聯(lián)網(wǎng)的信息交互，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備越多，網(wǎng)絡(luò)覆蓋率就越高，信息的傳遞效率越高。聯(lián)網(wǎng)設(shè)備包括中繼器、集線器、交換機(jī)等。這些設(shè)備由于造價較為昂貴，因此數(shù)量在不是有限，5G技術(shù)的發(fā)展需要更多聯(lián)網(wǎng)設(shè)備作為技術(shù)支持，在未來聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將會得到極大的提升，5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率也能得到保障，從而更好地滿足人們信息交互的需求。

3.2 數(shù)據(jù)流量的飛速增長

隨著生活水平的不斷提高，人們對于網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高。目前4G網(wǎng)絡(luò)中的套餐流量等網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不能滿足人們的需求，經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)速減慢甚至中斷的現(xiàn)象，大大降低了用戶的體驗度。對于5G技術(shù)來說，其傳輸速率和傳輸質(zhì)量得到了大大提升，能很好地解決這類問題，即使在網(wǎng)絡(luò)繁忙階段，也能達(dá)到正常4G甚至以上的水平。

3.3 網(wǎng)絡(luò)峰值速率不斷提高

網(wǎng)絡(luò)峰值數(shù)率是指互聯(lián)網(wǎng)在傳輸信息階段，能達(dá)到的最快傳輸速度。4G網(wǎng)絡(luò)中的峰值速率一般為600 Mbit/s，5G的速率能夠達(dá)到至少10 Gbit/s，在網(wǎng)絡(luò)情況擁堵的條件下，5G的峰值速率也不會受到太大影響。

3.4 可靠性提高，延遲更加短暫

當(dāng)前，人們要想辦理網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需要到通信公司各大營業(yè)廳進(jìn)行辦理，給人們的生活帶來了不便。5G通信技術(shù)能使各種業(yè)務(wù)的辦理實(shí)現(xiàn)線上操作，這不僅依托于5G通信技術(shù)容納的各種信息系統(tǒng)，也依托于高速的網(wǎng)絡(luò)速率。因此，能滿足線上視頻等功能。另外，5G通信技術(shù)具有低延遲性，網(wǎng)絡(luò)的安全性也進(jìn)一步得到提升。對于保險業(yè)公司、銀行等金融產(chǎn)業(yè)來說，5G通信技術(shù)給他們帶來了機(jī)密信息傳遞上的安全保障。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)形勢下的5G通信技術(shù)應(yīng)用

4.1 全頻段技術(shù)

4G通信技術(shù)的重要頻段為3 GHz，4G網(wǎng)絡(luò)條件下的頻段資源嚴(yán)重缺乏，成為了困擾人們的問題之一。一般情況下，此頻段基本能滿足人們的正常生活需求，但是一旦網(wǎng)絡(luò)活動增多，線上人數(shù)會大幅增加，會出現(xiàn)頻段資源缺乏的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響用戶線上活動的體驗。想要解決此類問題，需要高頻段技術(shù)作為支持。5G通信技術(shù)運(yùn)用的是全頻段技術(shù)，很好地解決了頻段資源不足的問題。全面頻段的覆蓋讓網(wǎng)絡(luò)速率得到進(jìn)一步提升。5G通信技術(shù)還處在試驗階段，全頻段技術(shù)使得信號天線變得小型化，在確保設(shè)備體型減小的同時，可提高網(wǎng)絡(luò)速率。

4.2 SDN/NFV技術(shù)

NFV與SDV分別是指網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化以及軟件定義網(wǎng)絡(luò)，這兩項技術(shù)是構(gòu)成5G通信技術(shù)的基礎(chǔ)。因此，云服務(wù)和三網(wǎng)融合的出現(xiàn)為5G技術(shù)發(fā)展提供了技術(shù)支持，有助于5G技術(shù)功能的拓展，有助于5G技術(shù)制定一系列發(fā)展計劃。控制層和管理層的構(gòu)建不可缺少SDN/NFV這兩項基礎(chǔ)的技術(shù)，很多程序按實(shí)現(xiàn)自動化的操控也少不了這兩項技術(shù)支持，程序的自動化調(diào)節(jié)，能節(jié)約開發(fā)資金，省去一些不必要的麻煩。虛擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)擁有高度的虛擬化和自動化，相信能滿足物聯(lián)網(wǎng)中各行各業(yè)的需要。

4.3 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G技術(shù)應(yīng)具有智能化與多元化的特點(diǎn)，而這些特征實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)為密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要較強(qiáng)的信號強(qiáng)度和較高的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，施工人員可通擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)密集化。同時，也能通過增加室外基站的天線數(shù)量增強(qiáng)信號強(qiáng)度，有利于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)靈活性的提升。實(shí)現(xiàn)這些措施的前提，需要運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)手段進(jìn)行分析，預(yù)測5G網(wǎng)絡(luò)密集工作會通過增加網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié) 論

5G技術(shù)為當(dāng)下一項前沿的通信技術(shù)，引發(fā)了社會各界對于通信發(fā)展的各種構(gòu)想與討論，而這些構(gòu)想與討論是5G技術(shù)發(fā)展的動力源泉。雖然現(xiàn)在5G技術(shù)還沒有形成固定的系統(tǒng)理論，但需要不斷地進(jìn)行探索試驗，以此推動物聯(lián)網(wǎng)形勢下的5G通信技術(shù)不斷發(fā)展，為提高人們生活質(zhì)量，推動社會發(fā)展而不斷努力。