淺談5G網絡架構下物聯網發展的機遇和挑戰

【摘? 要】近年來，我國的經濟和社會發展十分迅速，也給通訊技術的發展帶來了新的機遇，5G技術已經逐漸普及，給人們的通信帶來了更多的便利，隨著5G時代的到來，網絡社會也呈現新的發展態勢，進一步推動了我國的信息化發展，5G時代是在4G網絡基礎上產生的，網絡的基本結構還是采用傳統的設計，但是在容量以及傳播速度上卻是有了更大的提升，5G利用一系列關鍵的技術，為我國各行各業數字化和智能化的發展奠定了基礎，對社會經濟的支持能力也逐漸提升，讓人們的生活和學習以及工作方式都在一定程度上發生了變化，同時也給物聯網的發展帶來了一定的機遇和挑戰。論文就5G網絡架構下物聯網發展的機遇和挑戰做出了詳細的論述，供相關部門參考和借鑒。

【Abstract】In recent years， the economic and social development of our country is very rapid， which also brings new opportunities to the development of communication technology. 5G technology has been gradually popularized， which brings more convenience to people's communication. With the arrival of the 5G era， the network society has also presented a new development trend， which has further promoted the development of information technology in our country. 5G era is generated on the basis of 4G， the basic structure of the network is still using the traditional design， the basic structure of the network still adopts the traditional design， but its capacity and transmission speed have been greatly improved. 5G uses a series of key technologies to lay the foundation for the development of digitization and intelligence in all walks of life in China， and gradually improves the support ability of social economy， which makes people's life， learning and working style change to a certain extent. At the same time， it also brings some opportunities and challenges to the development of the internet of things. This paper makes a detailed discussion on the opportunities and challenges of the development of the internet of things under the 5G network architecture， hoping to provide some reference for relevant departments.

【關鍵詞】5G網絡構架;物聯網;機遇;挑戰

【Keywords】5G network architecture; internet of things; opportunity; challenge

【中圖分類號】TN918? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）08-0142-02

1 引言

5G就是第五代移動通信網絡，較4G來說具有更大的優勢，能夠為各行各業的智能化發展提供便利的條件，5G打破了4G通信的弊端，優化了網絡的能耗和連接數量等，能夠最大限度地滿足人們對于網絡的需求，同時，5G網絡的到來讓物聯網的發展也面臨著一些新的挑戰和機遇，在實際的發展過程中也需要運用一些關鍵技術來支撐5G的普及，這就需要在實際的發展過程中從不同的方面根據實際的情況進行完善和應對。

2 5G的概述

2.1 什么是5G

5G是數字蜂窩網絡，是最新一代的蜂窩移動通信技術，是4G技術的延伸，各行各業對于移動通訊技術的需求不斷提高給5G技術的發展提供了便利，移動通訊以及互聯網技術的發展，導致移動數據流量的迅速增長，給網絡帶來了嚴峻的挑戰，5G網絡的最主要優勢在于數據的傳輸速度較之前的網絡通信技術來說有了一定的提高，另一方面，網絡延遲性能有了提升，響應時間也變得更快[1]，還能夠提高系統容量和大規模設備連接。另外，5G網絡不僅能夠為手機的服務提供便利，還能夠為家庭以及工作的正常辦公提供網絡基礎，與目前廣泛使用的有線網絡相競爭。

2.2 5G網絡的特點

①速率的最大值要能夠達到Gbit/s的標準，從而能夠滿足高清視頻和虛擬現實等一些大數據量的傳輸。②在連續廣域覆蓋和高移動性的基礎上，用戶的體驗速率達到了100Mbit/s。③流量的密度以及連接數的密度都有了大幅度的提升。④空中的時延水平在1ms左右，能夠滿足自動駕駛、遠程醫療等一些實時的應用需要。⑤網絡容量有了大幅度的提升，能夠提供千億設備的連接能力，從而滿足物聯網通信的需要。⑥系統的協同化、智能化的水平有所提升，主要表現為多用戶、多點、多天線、多攝取的協同組網，以及網絡間靈活地自動調整。⑦頻譜效率要比LTE提升10倍以上。

3 物聯網概述

物聯網到底是什么呢？通常來說就是通過網絡的形式來將物和物進行充分地結合的一種形式。物聯網從技術層面上來進行分析的話，就能夠看到實際是從物體中加入些比較高科技的新型感應的芯片，從而來提升物聯網的智能化和信息化的水平，并且利用網絡的優勢，來實現物與人之前更為密切的溝通。另一方面，物聯網的出現和進一步的應用，讓物物相連的目標也得到了初步的實現，能夠促進世界上信息資源的共享，從目前的發展狀況來看，物聯網技術的發展已經成為新興技術的重要內容，并且在計算機科技的進一步推動下，物聯網技術的進一步發展也推動了我國經濟的發展，涉及我們生活的方方面面。

4 5G網絡架構下物聯網所面臨的挑戰

4.1 對數據速率的要求

首先對于聚合數據速率來說，主要指的是網絡所能夠提供的數據服務總量，5G的要求是能夠在4G的基礎上，達到1000x5G的指標;另一方面，對于邊緣的速率，也就是在網絡運行的范圍之內，用戶期望達到的最差的數據速率，具有現實價值，在5G環境下，要求達到1Gbps，但是這一標準需要滿足95%甚至更多的用戶，在實現上存在比較大的難度，需要達到的技術提升也具有比較大的挑戰性，尤其是還具有很多方面的限制性。最后，在峰值速率方面也需要很大程度的提升，能夠不受網絡配置的限制，最大限度地獲取最佳數據速率。

4.2 5G可用頻譜面臨的挑戰

移動通信的發展還面臨著頻率的挑戰，中國目前所使用的是低頻段的6GHz部分，這類頻率雖然布局比毫米波好，但是也有其弊端，主要表現在帶寬比較窄，電信和聯通的寬帶都獲得了100MHz，峰值的速率達到了1.4Gbit/s，電信和聯通聯合建網也僅為200MHz帶寬，峰值的速率不高于3Gbit/s，對于中國的移動網絡來說，有260MHz，峰值的速率不到5Gbit/s。5G的理論峰值有20Gbit/s，需要工作在毫米波頻段并且要占用800MHz的載頻。毫米波頻段用于5G對于中國來說還存在比較大的難度，因為我國目前毫米波頻段有雷達和衛星等方面的應用，在頻率的協調方面以及器件方面都面臨著較大的問題，帶寬雖然寬但是傳播條件不好，導致用戶的體驗不好，如果與美國進行協調的話，也可能需要很長一段時間甚至需要幾年才可能協調[2]。

5 5G網絡在物聯網中的應用技術

5.1 超密集異構網絡技術

為了保證5G網絡的正常發展，必須減小小區半徑，增加低功率節點數量，所以說超密集異構網絡成為未來5G時代的網絡社會提高數據流量的關鍵技術。這樣密集的網絡部署能夠拉近終端和節點間的距離，從而能夠讓網絡的公路和頻譜的效率得到大幅度的提升，另一方面也擴大了網絡的覆蓋范圍，進一步擴展了系統的容量，雖然超密集異構網絡技術在5G中有很大的發展前景，但是還是會經常出現系統不兼容的問題。在5G網絡的技術發展中，必須要解決的一個問題就是系統之間的干擾問題，目前所擁有的干擾協調算法只能夠解決單個的干擾源，但是在5G中，需要同時解決多個干擾源，這就導致目前的協調算法無法解決這一問題。在超密集網絡中，密集地部署讓小區邊界的數量大幅度提升，再加上形狀的不規則，就會產生一些頻繁復雜的切換。這時候為了滿足移動性需求，就必須要出現新的切換算法?？偟膩碚f，5G時代的到來的主要是大寬帶、高頻段，運用更加密集的通信網絡技術、方案，能夠不斷地優化通信的效果，滿足用戶對于通信技術的應用需求。

5.2 智能化技術

在目前以及日后的發展中，5G網絡不僅能夠為人們的生活和科技發展提供更加多元化、個性化的服務，還將會為更加復雜的數據提供傳輸網絡。因此，5G網絡在本質上，其核心其實是由超大服務器組成，且擁有超強計算能力的云計算平臺。5G能夠利用交換機網絡以及其他設備進行與其他基站的對接，從而更好地處理高密度、高精度的實時數據，并且將數據按照不同的規則進行分類處理。另外，如需更復雜的網絡業務服務，就需要進一步提升設備的智能化水平，故而智能化技術也屬于5G技術的核心技術。

5.3 全頻段的通信技術

目前通信技術獲得了進一步的發展，現在我們已經出現和使用的4G網絡和其他的一些類型的信息和通信網絡已經無法滿足我們實際的需求，為了能夠有效地緩解這一情況，在5G網絡的發展和使用過程中，就能夠通過利用一些高頻率和全頻段的通信技術來滿足人們的需求，同時還能夠有效地解決一些頻譜資源不夠的問題，這樣能夠最大限度地促進整個5G網絡系統的發展，還能夠提升傳輸的整體效果。

6 結語

綜上所述，5G網絡給物聯網的發展帶來了新的機遇和挑戰，從目前的發展情況來看，5G網絡在物聯網中的應用技術還比較多，而且還面臨較大的挑戰，所以說在物聯網以后發展中要針對這些挑戰制定有針對性的措施，從而能夠不斷地完善5G網絡和物聯網的發展，能夠不斷地克服困難，推動5G與物聯網的共同發展，推動經濟全球化進程。

【參考文獻】

【1】楊萬輝.5G通信技術背景下物聯網應用發展[J].通訊世界，2019，26（12）：121-122.

【2】王炯.5G網絡架構下物聯網的發展分析[J].信息與電腦（理論版），2019，31（22）：156-158.

【3】劉志科，李潭芳.淺談5G網絡架構下物聯網發展的機遇和挑戰[J].廣西通信技術，2018（04）：17-21.

【作者簡介】邢學華（1980-），男，天津人，工程師，從事校園信息化研究。