物聯網形勢下的5G通信技術應用分析

陳禮娟

（中興通信股份有限公司，江蘇 南京 210012）

1 物聯網基本內涵

1.1 物聯網特點分析

物聯網作為信息時代的重要知識產物，對智慧城市和社會的重構有著重要的價值意義。從當前的發展來看，物聯網本身具有很多非常顯著特征，如環境不受控制、移動性、可訪問性、可信性以及異構性等[1,2]。

環境不受控制是指很多事務分布在不能高度控制的環境中，事物轉移到不可靠的環境中則出現監督不足的情況。移動性是指在不受控制的環境中，難以預料穩定的網絡連接及持續的在線網絡環境。可訪問性是指在物理網絡中，傳感器能夠進行實現對交通控制照相機和環境傳感器等的公開訪問。可信性是指可推論出信任關系不適用于大型設備和用戶交互。異構性是指物聯網是一個高度異質的生態系統，必須整合不同廠家的各種設備，因此版本兼容性和互操作性是必須考慮和解決的問題。

1.2 物聯網形勢與5G通信

對于物聯網思維模式而言，核心在于感知，即感和知。前者主要是獲取數據，后者則是分析信息[3,4]。對于物聯網而言，獲取數據和分析信息則是組建千變萬化智慧生態的基礎單元和思路，而實現這個環節需要強大的通信網絡進行數據傳輸，5G通信必然為首選。因此在物聯網形勢下，需要根據萬物互聯思維，通過5G通信網絡掌握各類信息，并挖掘獲取信息中有價值的部分，從而以形成對整個物聯網體系建設調整的重要依據。5G通信技術是物聯網體系搭建的基本單元，而物聯網系統則是5G通信技術高級拓展應用的關鍵目標，因此二者之間相互關聯，密不可分。在信息時代背景下，5G通信技術是信息交互的根本支撐技術，而物聯網技術的本質則是信息交互，由此可知5G通信技術和物聯網技術存在非常緊密的聯系。5G通信技術作為物聯網的基礎技術，為其數據交互提供解決方案，而物聯網技術則是5G通信技術的一個重要應用場景拓展，也是其最大價值的體現，因而二者在某種程度具有相依相生的關系，且二者的有效融合發展為構建智慧化的城市、社會以及生態提供了更多的可能。

2 5G通信技術概述

2.1 5G通信技術特點

通信技術的發展歷程如圖1所示。從圖中可知，5G通信技術作為一類全新的通信技術，新的技術融合實現了新的特點形成，而新的特點則對5G通信技術功能的表達有著直觀的標簽意義。著重研究5G通信技術的特點顯然對于5G通信技術的進一步科學合理應用有著重要意義[5]。根據研究顯示，5G通信技術作為新一代通信技術，具有如下特點及優勢[6]。一是注重用戶體驗，技術創新發展提速，二是將點對點通信傳輸轉變為多點傳輸，多用戶、多天線以及多小區組合成為技術發展的關鍵，三是使用更高通信波段，極大削減傳輸能力，但是可用頻帶資源會更多，四是具備較好的軟配置能力，這樣運營方可以根據客戶需求優化配置網絡資源，從而削減成本，提升用戶體驗。

圖1 通信技術發展歷程

2.2 5G通信關鍵技術

5G作為當前新一代的通信技術，相比第四代通信技術在通信速率和通信帶寬等方面有著顯著的優勢。圖2展示了5G通信典型的場景技術解決方案。從圖中可知，5G通信技術采用了大規模的天線接入技術，相比4G通信的64×64收發天線，5G通信的收發天線呈現處大規模化，高達512×512甚至千位級，顯著增加了系統系統的數據信息收發能力，提升了通信容量。

圖2 5G通信典型場景的技術解決方案

相比4G通信的正交頻分復用技術，5G方案中采用以稀疏特性為基礎的稀疏多址接入技術，子載波之間的通帶重疊大約1/2，因而提升信息符號的子載波數，即大幅度提升單一符號的信息量，呈現出頻帶利用效率提升特點。同時全雙工通信設計使得通信過程中能夠實現通信雙方的即時通信，實現通信效率提升。此外，基于LDPC信道編碼顯著提升了信息傳輸中的魯棒性和抗干擾能力，基于Polar碼的信道控制方案提升了信道信息傳輸的調節能力，因此5G通信相比4G通信有著技術上的顯著優勢和先進性。

從當前揭露的數據信息可知，5G通信的典型應用場景為超密集組網、低時延高可靠通信現場、M2M通信、D2D通信、高頻通信以及頻譜共享等應用場景[7,8]。超密集組網的設計為超大規模的連接，如城市物聯網系統等提供了技術支持，能夠提供數以億計的通信網絡節點，為城市智慧生態打造提升足夠的拓展能力。高效的通信體系實現了低延時的設計，整個通信延時在1 ms以內，為城市無人駕駛領域的發展和城市物聯網的設計提供了可靠技術解決方案。M2M和D2D方式的通信提升了通信組網的靈活度，接入網絡方式顯得更加靈活多變，優化的網絡路由鏈接在提升網絡信息極速傳輸的體驗同時也保障了通信可靠無障礙效果。高頻帶的應用，降低了傳統頻帶資源的復用程度，延緩了頻帶資源緊張的局面。此外高頻帶意味著寬帶寬，為實現高效高容量通信過程提供便捷優勢。頻譜共享提升了頻帶資源的利用率，為進一步優化頻帶資源提供可靠的技術途徑。從當前的分析可知，5G通信系統的建立對當前網絡通信世界的豐富和現實世界對網絡的需求的極大滿足有著重要價值意義，尤其是在展現智慧城市物聯網體系搭建方面的價值非常顯著，因而在物聯網體系中融合5G通信技術對于二者的有機發展具有劃時代意義。

3 物聯網形勢下的5G通信技術應用

3.1 智能化技術與5G通信技術融合

物聯網形勢下，人工智能快速發展，各種智能化的設備設施開始深入到人們的生活中，給人類生活的便捷化提供了可靠的技術途徑。智能化技術作為智能設備和設施的技術支撐，在整個智能化業務發展中起到了關鍵作用，實現這些關鍵作用的主要基礎技術則是通信網絡技術。在通信技術不斷發展中，多元化發展勢不可擋，5G通信技術必將引領通信網絡潮流，其高通量和低延時的優勢，能夠迅捷地實現高通量數據交互，為實現數據時效性分析有著重要促進作用。5G通信技術的應用有助于推動不同智能化技術業務的融合，對業務資源進行優化配置，以實現良好的應用效能。可以說，智能化技術和5G通信技術的有效融合必將為物聯網業務智能化管理提供策略幫助。

3.2 高頻段傳輸技術與5G通信技術融合

5G通信技術相比于前四代技術在于使用了更高的頻段，其最大的優勢在于提供了更大的通信網絡帶寬，有助于提高峰值速率，降低網絡延時[9]。同時相比前幾代技術，安全性能和可靠性能得到顯著提升，能夠更好地滿足人們的日常生活和生產需求。尤其是在大型活動舉辦現場，傳統網絡通信存在嚴重阻塞的問題將被最大限度地扭轉，便捷通暢通信將提升現場人群的網絡交互體驗。此外，由于基站設備尺寸小，安裝便捷化，制作材耗低，因而基站安裝密度可以大大增加。具體來說，宏基站外側加強天線設置，將外部區域和系統容量進行拓寬，從而提升各大系統的融合性能。在室外布置密集型網絡，分析網絡節點可靠性，充分發揮周圍網絡節點網絡增強優勢。這樣對于提升通信速率水平有著極大幫助，為高速率距離通信提供可靠性保障。

3.3 毫米波技術與5G通信技術融合

目前，在高度信息化的社會中，頻帶資源緊張問題一直困擾著通信技術的發展，開辟新的頻帶資源成為當前網絡通信技術的發展途徑。毫米波作為其中的優秀代表，通過降低傳播波長來開辟新的頻段，以拓寬頻帶資源[10]。根據技術顯示，在頻段資源較寬背景下，毫米波通信技術的穩定性和可靠性優勢，有助于提升通信傳輸抗干擾能力和傳輸可靠性。此外擁有良好方向性性能的毫米波技術在提升傳輸效率的同時可以提升信息傳輸的安全性，為降低技術被竊取的概率提供保障。毫米波技術應用于5G通信網絡中，能夠大大提升5G通信系統的可靠性和安全性，但由于頻段高且通信距離短，需要的中繼站成倍增加，因此使得這項技術的進一步推廣存在一些問題，當然隨著科學技術的進步，這些問題將會被解決，高效性能的5G通信技術將成為快速推動人類社會發展的基石和利器[11]。

4 結 論

物聯網時代的到來是人工智能技術、通信技術、網絡技術以及信息化技術高度發展的必經途徑。通信技術作為關鍵性技術，為物聯網數據交互提供著基礎保障，因此在物聯網形式下如何更好地利用通信技術成為前者進一步發展的關鍵。對此，本文結合當前發展迅速的5G通信技術，重點探討了物聯網形勢下5G通信技術的應用情況，通過分析在高頻帶技術、高頻帶技術以及毫米波技術融合的具體場景分析明確了5G通信技術對物聯網技術發展的重要性，以為二者融合提供參考。