基于5G的物聯網通信技術和全新挑戰

劉青

中通服咨詢設計研究院有限公司， 江蘇南京 ?210019

摘 ?要：物聯網是基于互聯網、傳統電信網等的重要信息載體，是新一代信息技術的重要組成部分。隨著5G技術的研發和應用，5G網絡凸顯出速度更快、技術更成熟的特點。并且能夠對物聯網進行優化，提高了物聯網的應用安全、應用效率和應用質量。當前，物聯網通信技術在5G技術的支持下飛速發展，這也使得其需要面臨諸多挑戰。為加強5G技術在物聯網通信技術中的應用，發揮出其巨大的市場潛力和價值，就要對其面臨的挑戰進行分析和研究。

關鍵詞：5G網絡;物聯網通信技術;全新挑戰;安全;能耗

引 ?言：5G技術的發展推動了信息科技的發展，為先進技術在物聯網通信技術中的應用提供了重要保障。同時，5G技術具有數據傳輸速率快、資源消耗低等優點，極大推動了物聯網通信技術的發展。隨著人們對數據傳輸速度、數量 、多樣化的需求不斷提高，以及商業應用需求和要求不斷提高，給5G技術和物聯網通信技術帶來諸多挑戰。因此，我們要對挑戰進行分析，加強5G網絡在物聯網通信技術中的應用，發揮5G技術的價值。

1.物聯網通信技術概述

物聯網（The Internet of Things，簡稱IOT）是通過互聯網將需要實時采集的過程或物體進行結合，實現實時的人、機、物互通互聯。其主要特征有整體感知、可靠傳輸、智能處理[1]。目前，物聯網的應用涉及到工業、環境、交通、物流等領域，能夠對有限的資源進行合理分配，提高了各行業的工作效率和效益。基于5G的物聯網通信技術進一步拓寬了網絡的覆蓋范圍，提高了數據傳輸的速率，有效解決了網絡系統的設備連接數量不足的問題。但在實際運行中，仍存在信息傳輸安全性低、基礎投資成本高、基礎能耗較大、高頻段資源有限等問題，導致5G在物聯網通信技術中的應用面臨諸多挑戰。

2.5G技術的概念及關鍵技術

2.15G技術概念

5G技術是對4G技術的延伸和升級，相對于4G技術來說，5G技術更加多元化、智能化，具有巨大的市場潛力和應用價值。隨著人們對移動數據的需求不斷提升，移動數據流量的增長給網絡帶來嚴峻挑戰。5G技術的研發與應用能夠有效提高數據的傳輸速率、減少延遲、降低成本、節約能源、提高系統容量、加強大規模設備的連接。目前，5G技術的研發與應用已經產生了全世界范圍的影響，可以說，5G技術是一次重大的技術革命。

2.2關鍵技術

5G網絡不斷向多元化、智能化發展，移動數據流量的爆炸式增長，需要5G網絡進一步加強關鍵技術的應用。第一，超密集異構網絡[2]。目前，超密集異構網絡已經成為5G網絡的關鍵技術之一，是5G網絡有效支持1000倍流量增長的重要保障。第二，自組織網絡。傳統移動通信的網絡部署和運營維護需要大量的人力、物力、財力。為優化5G網絡，實現網絡部署的自動化以及網絡維護的自愈合、自優化，就需要配置低成本、即插即用的自配置（即自組織網絡）。第三，內容分發網絡。隨著數據流量的增長，用戶視頻、音頻等業務急劇增長。而內容分發網絡能夠在傳統網絡的基礎上增添新的層次，實現用戶就近獲取所需信息，不僅提高了響應速度，而且還有效緩解了網絡堵塞的情況。第四，D2D通信。5G網絡要朝著通信模式豐富、終端用戶體驗更優的方向發展。為進一步提升5G網絡系統的性能，減少基站壓力，就需要加強D2D通信技術的應用，以此實現5G網絡在授權和非授權頻段的部署。第五，M2M通信[3]。M2M通信技術具有智能化、交互式等特征。在5G網絡中，加強應用M2M通信技術可以實現物聯網的多元化應用，促使物聯網在擴大應用范圍的同時實現商業化應用。同時，M2M通信技術的應用還能夠使物聯網更加智能，實現了人、機器、系統之間的通信，賦予了機器或系統更多的“智慧”。第六，信息中心網絡。從整體上看，網絡的發展愈加快速，并呈現出信息多元化的特征。而信息中心網絡（ICN）是對傳統TCP/IP網絡的優化。與傳統IP網絡相比，ICN網絡能夠極大滿足人們對實時高清視頻、信息多元化等需要，提升了信息傳輸的效率與安全。

3.5G在物聯網通信技術中的應用優勢分析

5G技術的應用開辟出許多新的應用模式，不僅提升了系統的協同化、智能化水平，而且還實現了網絡靈活自動調整。因此，5G技術在物聯網通信技術中的應用極具優勢。

3.1提升物聯網通信技術的信息全面性

5G技術的應用提高了信息傳輸速率，能夠在單位時間內承載快速增加的數據傳輸量。因此，5G技術在物聯網通信技術中的應用能夠發揮出超密集異構網絡等技術的作用，實現即時通信，提升了物聯網通信技術的信息全面性[4]。同時，通過對5G技術的應用現狀分析，5G技術快速的信息傳輸速率可以有效提升物聯網通信應用中的作業效率與質量。

3.2提高物聯網通信技術的運行穩定性

從5G技術的特點來看，5G技術在實際運行中具有較高的穩定性。同時，由于5G技術應用了同頻雙工運行模式[5]，所以5G技術能夠有效提升數據處理的效率和質量。因此，5G技術在物聯網通信技術中的應用，不僅可以提高物聯網通信技術的運行穩定性，而且還可以提高企業相關業務處理的及時性、準確性，為企業經濟效益的提升奠定良好技術的基礎。

4.5G在物聯網通信技術中的應用

5G技術的研發與應用為物聯網通信技術的發展奠定了重要的技術基礎。在物聯網通信技術中應用5G技術，可以提高峰值速率，提升各環節的溝通效率，降低延遲時長，甚至可以達到“萬物互聯”的效果。從應用效果來看，5G技術在公共安全和無人駕駛等方面的應用極具現實意義。

4.1在公共安全方面的應用

物聯網通信技術的快速發展使得此技術在社會發展中扮演重要的角色，尤其是在公共安全方面，由于物聯網本身就具有安防系統所需的要素，所以物聯網通信技術在公共安全方面發揮重要的作用。隨著5G技術在物聯網通信技術中的應用不斷深入，安防系統得以進一步完善，實現了實時感知、及時控制、精準定位等。由此可見，在公共安全方面，物聯網通信技術能夠充分發揮出其自身優勢。同時，物聯網通信技術能夠實現安防預警[6]，能夠擴大公共安全的檢測覆蓋范圍和檢測指標范圍。與人工監控相比，物聯網安防系統可以對監控區域內所有物品進行全面的信息檢測，一旦發現異常，就會啟動報警功能，從而實現了安防的最佳效果。綜合來看，基于5G的物聯網通信技術在公共安全方面的應用有效發揮出保障公共安全、降低不安全事件對人身財產安全造成損害的作用。

4.2在無人駕駛方面的應用

由于5G技術“端到端”的延時極低，能夠滿足無人駕駛對路況實時掌握、快速反應和規劃的相關要求。同時，由于5G技術在物聯網通信技術中的應用能夠實現在1平方千米內承載100萬個網絡連接數量，并且能夠為駕駛員提供實時路況信息和路況預測服務。所以在5G技術的支持下，物聯網通信技術可以在無人駕駛方面得到良好的應用。

5.基于5G的物聯網通信技術的挑戰

5.1信息安全的問題

一直以來，信息安全問題是信息技術、通信技術、網絡技術等技術各階段研究的重點問題。由于5G網絡的信息數據傳輸速率高，所以相關技術人員要保證數據信息在高傳輸速率下不會出現信息缺失、損壞等現象[7]。同時，由于基于5G的物聯網通信技術所涉及的用戶范圍更廣，用戶數據傳輸數量更多，所以相關技術人員要注重信息安全問題，利用現有的技術手段提高相關設備使用安全，以此為用戶的信息安全提供保障。

5.2投資成本的問題

通常情況下，設計和組成的復雜程度與投資成本成正比關系。通過對5G技術的設計分析，我們發現此技術的設計極為復雜，極大提高了企業的投資成本。在一定程度上，較高的投資成本會成為技術應用和發展的阻礙。同時，基于5G的物聯網通信技術的應用需要企業構建屬于企業自身的通信網絡，并在此過程中對5G網絡技術的聯合應用方式、共享式應用方式等特性進行詳細分析和研究。而這些環節都會增加企業的基礎投資成本，對5G技術在物聯網通信技術中的應用產生不利影響。因此，我們可以采用企業聯合投資設備的方式降低企業應用設備的成本壓力，以此規避企業相關投資風險。

5.3基礎能耗的問題

5G技術的數據傳輸速率快，但高速的數據傳輸會增加能耗。而能耗問題更是基于5G技術的物聯網通信技術所面臨的重要問題。為解決此問題，就需要相關技術人員從電池蓄電能力、技術供電系統能耗、系統無工功能耗這三個方面對能耗進行有效分析和研究[8]。并利用相關研究成果對系統、設備、供電線路等結構和設計進行合理安排，促使5G技術能夠推動物聯網進一步發展。

5.4高頻段資源問題

由于5G技術可以在單位時間內承載大量的數據流量，并增添了新的層次，所以物聯網通信技術的高頻段資源問題越來越凸出[9]。為解決高頻段資源的應用問題，以此加強基于5G的物聯網通信技術的應用，就要對高頻段資源的開發、規劃、應用等問題進行思考和探究。同時，相關技術人員要從當前技術發展現狀進行分析，對現有的高頻段資源配置進行分析。然后在政府的主導作用下，加強企業之間的聯合，提高高頻段資源利用效率，從而推動基于5G的物聯網通信技術發展。

結 ?語：基于5G的物聯網通信技術具有數據傳輸效率高、“端到端”延時低等特點，在公共安全、無人駕駛等方面發揮著重要作用。但從實際應用情況看，基于5G的物聯網通信技術仍面臨著諸多挑戰。這就需要相關工作人員在實際工作中，提高對信息安全保護的重視，優化基礎設備結構，加強企業之間的聯合，降低基礎投資成本，提高高頻段資源利用效率，以此提高基于5G的物聯網通信技術的應用效率和應用質量，促使此技術發揮出巨大的現實應用價值。

參考文獻

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