淺談物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的5G通信技術(shù)應(yīng)用

李正偉

（上海潤(rùn)迅商凱電話商務(wù)有限公司，上海 200235）

當(dāng)今的大數(shù)據(jù)背景下，我們平時(shí)所需的信息量急需增大，信息也呈多元化的趨勢(shì)。在信息交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中匹配到我們需要的信息并按照我們的需求進(jìn)行處理，是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。良好的物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)將有效的改善和優(yōu)化此類問(wèn)題。

1 物聯(lián)網(wǎng)與5G

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)可以通俗理解為：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接對(duì)象和對(duì)象的一種方式。技術(shù)層面上，可以理解為：通過(guò)控制放在對(duì)象內(nèi)部的小芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)物體與人之間以及物體與物體之間的交互，提升互聯(lián)網(wǎng)的智能化水平，通過(guò)對(duì)各類芯片的控制連接，這樣就能使參與進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)的所有對(duì)象都建立連接。物聯(lián)網(wǎng)本身適應(yīng)性極強(qiáng)，現(xiàn)在已經(jīng)在人們的生產(chǎn)和生活中扮演重要角色，物聯(lián)網(wǎng)由于自身的特性，近些年發(fā)展形勢(shì)大好，隨之其應(yīng)用領(lǐng)域必將也會(huì)更寬泛。而如果出現(xiàn)新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持，物聯(lián)網(wǎng)必將有更大的發(fā)展空間。

1.2 5G通信技術(shù)

5G，也稱為第五代移動(dòng)通信技術(shù)。數(shù)據(jù)傳輸速度方面，比4G快了10至100倍左右，峰值傳輸速率甚至達(dá)到20Gbit/s。5G技術(shù)的頻譜利用率相比4G提高了4倍。并且我們平時(shí)乘坐高鐵時(shí)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量差的問(wèn)題也隨之解決，因?yàn)?G可以確保用戶在以500km/h的速度運(yùn)動(dòng)下依然提供質(zhì)量良好的網(wǎng)絡(luò)。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下5G通信技術(shù)發(fā)展的必要性

在5G技術(shù)中，數(shù)據(jù)傳輸速度加快，空間局限性更小，這也將為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)更大的利益。5G通信技術(shù)可以提供無(wú)限的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將以前系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)終端轉(zhuǎn)換為不同設(shè)備之間的通信點(diǎn)和交互點(diǎn)。通過(guò)5G在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)可以得到有效的整合，進(jìn)一步促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的概念擴(kuò)大，增加的影響物聯(lián)網(wǎng)，并最終促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。

5G的發(fā)展，尤其對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的人們更為期待。與上一代通信技術(shù)相比，5G最突出的特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)傳輸速度的加快。因此，為了滿足現(xiàn)代社會(huì)工作的高速發(fā)展需求，在一定程度上應(yīng)用了5G移動(dòng)通信技術(shù)，為人們的日常生活提供了極大的便利，大大提高了人們的生活質(zhì)量。另外，在信息時(shí)代，為了滿足人們的實(shí)際需求，5G通信技術(shù)設(shè)計(jì)將用戶體驗(yàn)作為關(guān)鍵內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)更多提高用戶體驗(yàn)的功能。5G移動(dòng)通信技術(shù)是在4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，而且該技術(shù)已經(jīng)在一些領(lǐng)域里得以運(yùn)用，在移動(dòng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和各種終端網(wǎng)絡(luò)中也已經(jīng)開始使用。因此，5G移動(dòng)通信技術(shù)的形成是一次升級(jí)和優(yōu)化，解決了在4G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)不了的功能，其發(fā)展的必要性不言而喻。

2 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下5G通信技術(shù)的應(yīng)用

2.1 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

5G網(wǎng)絡(luò)可用的數(shù)據(jù)傳輸流量非常大。通俗來(lái)講，5G通信技術(shù)就是通過(guò)占用空間小的技術(shù)手段連接了各種無(wú)線接入技術(shù)，這需要把區(qū)域劃分的非常詳細(xì)，現(xiàn)有的上一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基礎(chǔ)達(dá)不到這種程度，而建設(shè)新設(shè)備也需要時(shí)間。因此，對(duì)于現(xiàn)在的設(shè)施情況，應(yīng)用密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是目前解決這個(gè)問(wèn)題的比較有效的方法。對(duì)于密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，首先，以這種方式，在基站周圍布置更多的天線以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的外部空間，這可以大大增加網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量，而最重要的是，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也可以提高系統(tǒng)的靈活性。在與之前同等的環(huán)境下，將覆蓋更多的網(wǎng)絡(luò)，這樣不同網(wǎng)絡(luò)中的不同節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)跨度連接，大大地提高不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間信息交換的的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2.2 智能化技術(shù)的應(yīng)用

等到5G網(wǎng)絡(luò)正式普及時(shí)，屆時(shí)必然有很多領(lǐng)域需要5G這樣一種強(qiáng)大通信技術(shù)的支撐。也就意味著核心網(wǎng)絡(luò)必須同時(shí)處理許多不同的信息、呈多樣化的數(shù)據(jù)。將被傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)絡(luò)當(dāng)中處理。5G通信技術(shù)實(shí)質(zhì)上是以多個(gè)的云計(jì)算中心，匯集成為一個(gè)超大型服務(wù)器。這種類型服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接到其他網(wǎng)絡(luò)對(duì)接不同數(shù)據(jù)信息，對(duì)于大容量數(shù)據(jù)，也可以實(shí)時(shí)性的快速有效地進(jìn)行處理。首先將信息提交給核心網(wǎng)絡(luò)中心的計(jì)算中心，然后對(duì)進(jìn)入服務(wù)器的信息進(jìn)行最早的基礎(chǔ)處理。信息的區(qū)分是依照信息的不同性質(zhì)和類型來(lái)進(jìn)行劃分。按照不同的需求，可以將不同類型的服務(wù)器按照需求結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中心，并在不同的頻帶之間進(jìn)行過(guò)濾，在實(shí)際的用戶體驗(yàn)中，連接速度會(huì)變得更快。

2.3 SDN/NFV技術(shù)

5G通信技術(shù)的安全性相比上一代4G通信技術(shù)也有了很大的提高，這就催生了5G通信技術(shù)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃及技術(shù)行為規(guī)范的加速制定。SDN/NFV技術(shù)的定義：即在插件的功能下將網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，特別在5G中，SDN/NFV技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。SDN/NFV技術(shù)能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不同設(shè)定其匹配的的特定參數(shù)，用軟件程序調(diào)用網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，這在管理5G通信技術(shù)上節(jié)約了很多人力物力。

2.4 設(shè)備間通信技術(shù)的應(yīng)用

4G移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)射網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的工作模式是：利用固定站點(diǎn)組建一個(gè)小型的通信網(wǎng)區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)集中在站點(diǎn)所處的基站，基站周圍網(wǎng)絡(luò)都是由此發(fā)射的。這種模式一般可以滿足一個(gè)社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)需求。由于工作模式的特定性，基站一般都處在沒有建筑物遮擋的開闊區(qū)域，這就對(duì)基站建設(shè)的區(qū)域提出了要求。存在的問(wèn)題就是，僅當(dāng)處在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站范圍內(nèi)時(shí)，才可以使用該基站發(fā)射的網(wǎng)絡(luò)。由于基于基站的中央移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)很難滿足處在覆蓋區(qū)域邊緣的用戶的需求，這個(gè)時(shí)候設(shè)備間的通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)。設(shè)備間通信技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間的即時(shí)通信，直接完成移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的直接通信是完全可以改善上述用戶體驗(yàn)問(wèn)題的。

2.5 D2D通信技術(shù)

5G通信的關(guān)鍵技術(shù)還有D2D通信技術(shù)。2014年，3GPP在版本12中重新定義了D2D通信，并將其確定為L(zhǎng)TE-A和5G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。D2D技術(shù)的最關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于，它允許D2D用戶在蜂窩許可頻段上以非正交形式進(jìn)行通信，從而在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定通信的基礎(chǔ)上減輕了頻譜資源的當(dāng)前短缺。此外，D2D通信在社交網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)，緊急救援和安全防御等領(lǐng)域也具有長(zhǎng)期發(fā)展前景。除D2D技術(shù)外，之前已經(jīng)進(jìn)行了類似的短距離通信研究，例如Qualcomm提出的藍(lán)牙技術(shù)，Wi-FiDirect和FlashLinQ技術(shù)。它們與D2D通信之間的最大區(qū)別是它們?cè)谠S可的頻段上工作，具有無(wú)法控制的干擾和安全性較差的缺點(diǎn)。相反，D2D通信只需要為頻帶的使用支付一定的額外費(fèi)用，并且它可以在共享小區(qū)中通過(guò)蜂窩用戶的授權(quán)頻帶工作，具有可控的干擾和高安全性。因此，D2D技術(shù)彌補(bǔ)了過(guò)去短距離通信中的性能缺憾，同時(shí)發(fā)揮了自己的優(yōu)勢(shì)。

2.6 高頻段技術(shù)的應(yīng)用

4G經(jīng)歷這么長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和利用，可用的頻譜資源實(shí)際上已經(jīng)不多，但高頻段的頻譜資源現(xiàn)在的技術(shù)基本還沒涉及到，可利用率極高，如果可以在此高頻段傳輸數(shù)據(jù)，就會(huì)和傳統(tǒng)通信傳輸信道區(qū)分使用，極大地緩解現(xiàn)有頻譜資源緊張，加大數(shù)據(jù)傳輸量，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了短距離數(shù)據(jù)能夠極高速的傳輸，匹配5G所需信道容量和傳輸速率等技術(shù)規(guī)范。

3 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的改革和進(jìn)步已經(jīng)給社會(huì)生活帶來(lái)了巨大的變化，可以說(shuō)現(xiàn)在的信息化社會(huì)就是通信技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)物。而等到5G通信技術(shù)成熟之后，給人們帶來(lái)的體驗(yàn)必然是前所未有的，至于會(huì)給社會(huì)帶來(lái)哪些變化現(xiàn)在還不得而知，就像4G來(lái)臨時(shí)人們可能只會(huì)覺得只是速度快了一點(diǎn)，而不會(huì)想到竟然在今天給我們帶來(lái)如此大的改變。可以肯定的是，5G帶來(lái)的肯定不止是網(wǎng)速上的高質(zhì)量體驗(yàn)。

物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)也是一片光明，因?yàn)橛辛烁m用的5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為技術(shù)背景。目前的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)有了廣泛的實(shí)際應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，在使用過(guò)程中可以慢慢發(fā)現(xiàn)技術(shù)上的問(wèn)題并一步步的解決。相信在未來(lái)5G技術(shù)的支持下，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必然會(huì)更加迅猛，更加蓬勃。