5G 通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的探討

王珊珊

中移鐵通有限公司錦州分公司 遼寧錦州 121000

在進入新世紀以來，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展帶動了物聯(lián)網(wǎng)的逐步普及應(yīng)用，5G 通信技術(shù)的突破則成為物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的一個突破口。目前，5G 技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景，但想要將其與物聯(lián)網(wǎng)有機結(jié)合起來，還需要進行更加深入細致的研究和調(diào)整，保障技術(shù)效果的充分發(fā)揮。本文從物聯(lián)網(wǎng)和5G 技術(shù)的概念入手，對物聯(lián)網(wǎng)下5G 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢、核心技術(shù)以及面臨的主要問題進行了分析研究，以期推動二者的共同發(fā)展[1-2]。

1 5G 與物聯(lián)網(wǎng)

1.1 5G

5G 是指第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其是移動通信商業(yè)化以來40年間的最大變革。5G 與之前幾代移動網(wǎng)絡(luò)相比，有著明顯的差別，其中的原因就在于其引入并應(yīng)用了更新的關(guān)鍵技術(shù)，顯著提升了頻譜效率及容量，而且推出了大量的全新業(yè)務(wù)。

總而言之，5G 與4G 相比具有大量的優(yōu)勢，包括通信傳輸速度、效率及質(zhì)量都得到大幅提升，延時更低，功耗更低，應(yīng)用場景更多，業(yè)務(wù)更廣等。這些特點的存在，使得5G 較之4G 有了革新意義的突破。尤其是在一些極致業(yè)務(wù)方面，5G實現(xiàn)了由嘗試到應(yīng)用的突破，如虛擬現(xiàn)實、在線游戲等，能夠充分拓展移動通信在人們生活及工作中的實際應(yīng)用范圍，有利于促進移動通信行業(yè)的不斷創(chuàng)新、進步與發(fā)展(如下圖1 所示)[3]。

圖1

1.2 物聯(lián)網(wǎng)

據(jù)相關(guān)研究表明，我國物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)發(fā)展的時代背景之下，逐漸發(fā)展成一個重要的分支，被廣泛應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，極大程度上改變了人們的生活方式和工作狀態(tài)，因此，在此形勢之下，進行物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的全面研發(fā)和應(yīng)用是具有一定積極意義的。而我國在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面比其他國家更為重視。物聯(lián)網(wǎng)得到了國家的大力支持，并作為一項國家新興產(chǎn)業(yè)，在十三五計劃中明確提出要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

目前來說，國內(nèi)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)得到了全面的發(fā)展，并逐漸研發(fā)出一系列基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化產(chǎn)品。例如：小米智能機器人、百度智能語音助手、智能鎖、智能家居產(chǎn)品等等，很大程度上提升了人們的生活品質(zhì)。此外，我國物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)還被應(yīng)用于無人駕駛、智能芯片等科技領(lǐng)域，并取得了有效進展，目前該技術(shù)還處于研發(fā)試用階段，一旦推向市場，勢必會徹底改變現(xiàn)代化生活方式和工作狀態(tài)。

總的來說，物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的有效研發(fā)和全面應(yīng)用，為人們的生活、工作、醫(yī)療、交通及教育帶來更多的便利，也促使通信技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和全新的機遇，需要在現(xiàn)有的4G 通信技術(shù)基礎(chǔ)上進行有效的延伸，從而提高網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量、速度，讓海量數(shù)據(jù)不再成為阻礙通信技術(shù)發(fā)展的客觀因素[4]。

2 我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)是指在互聯(lián)網(wǎng)以及傳統(tǒng)電信等信息載體的基礎(chǔ)上，將所有獨立的物體聯(lián)合起來的網(wǎng)絡(luò)形式，物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)的一種發(fā)展形式，同樣也是“信息化”時代的重要標志。物聯(lián)網(wǎng)其實質(zhì)是一種傳感型網(wǎng)絡(luò)，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)與無線網(wǎng)絡(luò)共同發(fā)展的產(chǎn)物，是一種全新的技術(shù)產(chǎn)物。

物聯(lián)網(wǎng)在實際發(fā)展過程中，主要通過將芯片植入到某些物體中，從而在無線網(wǎng)絡(luò)中獲取現(xiàn)實中需要的信息，同時還可以將不同空間的物體之間進行信息連接，在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)終端設(shè)備對不同空間物體的有效控制。這種技術(shù)在現(xiàn)實的工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活方面已經(jīng)得到了廣泛使用，尤其是在城市建設(shè)工作以及交通規(guī)劃方面，都取得了較為顯著的效果。從當前的技術(shù)角度對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進行分析，可以看出，物聯(lián)網(wǎng)主要依靠傳感器技術(shù)、RFID 標簽以及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合使用，對物體實現(xiàn)控制與管理工作。

由于物聯(lián)網(wǎng)本身具有較強的適應(yīng)性，所以在各個領(lǐng)域當中都得到了較好的發(fā)展，不僅能夠在人的日常生活中提供較大的便利，還能有效的與5G 移動通信技術(shù)進行結(jié)合，從而推動物聯(lián)網(wǎng)與新興信息移動技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展[5]。

3 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下5G 通信技術(shù)的具體應(yīng)用研究

3.1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中5G 通信技術(shù)中的毫米波技術(shù)應(yīng)用

結(jié)合當前的實際情況來看，在整個世界范圍之內(nèi)，我們可以展開或者使用的頻譜資源，在很大程度上都存在一定的限制，然而毫米波段當中能夠使用的頻譜資源，卻能夠產(chǎn)生非常豐富的儲存量。

所以，要想使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展能夠處于一個更加科學(xué)有效化的狀態(tài)，那么也就應(yīng)當在根本層面上將5G 通信技術(shù)傳輸速度予以最大化的提升，特別重要的便是要強化對毫米波的研究力度，通過該種方式來使得頻譜資源得到有效強化，這樣展開操作的目的將會真實有效的使得，現(xiàn)有5G 通信技術(shù)的基本容量得到最為明顯的提升。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中毫米波技術(shù)，在具體應(yīng)用過程中的確能夠表現(xiàn)出很大程度上的優(yōu)勢特點，但是毫米波的傳輸距離，又或者是穿透的能力本身就會受到較大天氣因素的限制，所以實際應(yīng)用過程中所需要注意的要點仍然是較多的，要想使得毫米波技術(shù)的應(yīng)用得到最大化的提升，也就需要對毫米波當前所存在的缺陷問題展開深入細致的分析，從而真正有效的使得射頻器件能夠得到最為有效的設(shè)計，使得物聯(lián)網(wǎng)下5G 通信技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)水平得到最為有效的強化。毫米波技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，是整個5G 通信技術(shù)應(yīng)用最為明顯的表現(xiàn)，有關(guān)人員也就需要對應(yīng)用的情況予以切實關(guān)注（如下圖2所示）[6]。

圖2

3.2 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在未來的發(fā)展過程當中會有大幅度的提高，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展步伐越來越快。網(wǎng)絡(luò)運營商為了增加蜂窩基站，以此才可以達到網(wǎng)絡(luò)容量大幅度提高的目的。綜合整體通信技術(shù)的發(fā)展，未來網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)整體的數(shù)據(jù)流量將會是原先的數(shù)千倍，數(shù)據(jù)整體的傳輸速率也會有大幅度提高。

密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在整體發(fā)展過程當中，已經(jīng)逐漸的去滿足上述的需求，通過技術(shù)內(nèi)部的不斷處理，可以有效加寬室外的空間，提高整體系統(tǒng)的容量和工作效率，賦予工作系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和靈活性。密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，有利于對于后期系統(tǒng)的開發(fā)，系統(tǒng)在未來擴展和整體更新的過程當中，能夠有效地在室外去設(shè)置大量的密集網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在整體發(fā)展過程當中，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在其中發(fā)揮著非常重要的作用。

在一些密集的居住區(qū)，整體用戶的使用密度會比較高，其中還會涉及各種各樣的業(yè)務(wù)類型。對于這些情況，則需要廣泛的去應(yīng)用密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此才可以充分的去滿足不同的業(yè)務(wù)類型，提高廣大用戶的應(yīng)用需求。在整體發(fā)展的過程當中，系統(tǒng)的邊緣效應(yīng)會得到非常明顯的突出，相關(guān)的研究人員應(yīng)該針對此方面的理論進行進一步的研究處理。對一些網(wǎng)絡(luò)密集商業(yè)區(qū)，整體的使用用戶會以室內(nèi)用戶居多，對于這樣的情況，應(yīng)該為用戶去制定更加高容量的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)功能[7]。

3.3 SDN/NFV 技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)的支持

SDN/NFV 技術(shù)已經(jīng)被移動通信行業(yè)默認為未來網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)技術(shù)，二者的結(jié)合能夠充分促進移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的降低以及運營效率的提升。不管是SDN 技術(shù)，還是NFV 技術(shù)，都是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種方式，二者的合理結(jié)合，能夠在5G 網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建全新的通信構(gòu)建，進而促進通信的虛擬化、軟件化發(fā)展，提高網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分離能力。對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用而言，數(shù)據(jù)分離是十分重要的基礎(chǔ)保障。

物聯(lián)網(wǎng)較之互聯(lián)網(wǎng)更加復(fù)雜，信息數(shù)據(jù)類型更雜，容量更大，同時數(shù)據(jù)傳輸需求也更加多樣化。也就是說，物理網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸必然會存在將數(shù)據(jù)進行分離傳輸與接收的情況，故而對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分離能力有著較高要求。在SDN/NFV 技術(shù)的支持下，5G 網(wǎng)絡(luò)能夠依靠內(nèi)部的虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，對不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用要求實現(xiàn)一一滿足[8]。

3.4 高頻段傳輸技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在長久持續(xù)的發(fā)展過程當中，需要具備非常雄厚的技術(shù)來支持網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)整體的傳輸速率。基于以上要求，傳統(tǒng)的通信技術(shù)是無法滿足的，因此需要對通信技術(shù)進行進一步的研究和發(fā)展，傳統(tǒng)的通信工作頻段主要是在3GHZ 范圍集中，在具體工作的過程中，會使得頻譜的資源非常擁擠。傳統(tǒng)的落后的通信技術(shù)無法滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求，因此需要引進高頻段可用頻譜資源。在整體高頻段傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)之上，需要對網(wǎng)絡(luò)容量和整體的傳輸速率進行進一步的提高。

在高頻傳輸方面整體過程當中，毫米波通信技術(shù)得到了廣闊的發(fā)展。目前的發(fā)展情況來看，毫米波通信技術(shù)整體的傳輸速率得到了大幅度的提高，基于此情況，對未來的發(fā)展趨勢進行預(yù)測，不難看出，毫米波通信速率在未來發(fā)展過程當中極有可能會超過光纖。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在快速的向前發(fā)展，在這個背景之下，毫米波通信發(fā)展具有一定的優(yōu)勢。通信技術(shù)會提供相應(yīng)需求的傳輸技術(shù)，豐富的頻譜資源會滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)整體的發(fā)展[9-10]。

4 結(jié)語

綜合上述分析可知，5G 對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展有著決定性的作用。尤其是一些5G 移動通信的關(guān)鍵技術(shù)，更是為物聯(lián)網(wǎng)在社會中的滲透及實際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)支持，如SDN/NFV 技術(shù)、全頻段通信技術(shù)、密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。在5G 移動通信技術(shù)的支持下，物聯(lián)網(wǎng)能夠充分實現(xiàn)與5G 的有效融合，進而促進自身的良好發(fā)展，推動未來社會的智能化發(fā)展。