基于5G通信技術的物聯網產業鏈發展

劉理 孫力強 張現龍 郝建華 李大力

隨著社會經濟水平的不但提高，人們的生活質量也隨之提高，其中，物聯網技術的應用是提高生活水平的一個關鍵因素，目前使用的4G網絡對物聯網技術的發展和應用具有一定的制約性，不能滿足物聯網技術應用過程中對網絡傳輸速率和網絡穩定性的需求。隨著我國5G通信技術的日趨成熟，逐漸開始投入到商業使用中，為物聯網產業的發展提供了很大的機會。物聯網技術的實施對網絡環境有很大的要求，而5G技術正滿足其需要，因此加快了物聯網產業發展的腳步。

一、引言

信息時代的到來，使各行各業的發展都與通信技術密切相關，智能化、自動化工業操控、智能家居、智慧校園、智慧醫療和環境監測等方面都應用了物聯網技術，與此同時，物聯網技術對網絡通信的要求也有了更高的要求，目前所使用的4G通信技術，只能滿足物聯網技術的基本要求，5G通信技術才是物聯網技術廣泛應用的有效保障，從而促進物聯網產業更快的發展。

二、物聯網產業鏈發展現狀

（一）物聯網概述

物聯網是通過各種信息傳感器、RFID、GPS、紅外遙感、激光掃描器等設備與技術，對所需要監控、連接、互動的物體的聲、光、熱、位置等信息進行實時采集，再通過網絡連接，實現物與物、人與物之間的連接，從而實現對物品的智能化感知、識別和管理，進一步促進智能系統的建成。目前，物聯網技術被廣泛應用于智能家居、智慧醫療、智慧建筑、智慧物業等領域，常用技術有傳感器、RFID、嵌入式和網絡通信技術等。

（二）物聯網基本結構

根據物聯網信息處理過程，可以將物聯網結構分為三層，感知層、網絡層和應用層。感知層負責采集物品信息數據，主要通過各種傳感器對各類型數據進行收集，比如利用紅外傳感器監測是否有人、用超聲波傳感器監測范圍內是否有物品存在等。網絡層主要功能是將感知層所采集的數據利用互聯網、通信技術、云計算技術進行傳輸和處理，保證信息數據可靠快速的接入、傳輸和處理，實現網絡互聯以及信息的有效利用。應用層是物聯網結構的最上層應用，主要實現應用服務，對網絡層的信息進行進一步處理，為應用決策提供可靠依據。

三、5G通信技術特點

（一）傳輸速率高，網絡延遲低

目前，4G技術的峰值速率是600M字節/秒，5G通信技術在其基礎上有了巨大的提升，可以達到10G字節/秒。不同于4G技術，5G技術的數據傳輸是通過能避開3GHz以下頻段的高頻毫米波進行傳輸的，通過形成小范圍天線陣列與結合波束的特性技術相結合來提高高頻通信毫米波穿透性，以確保5G技術較高的速率。4G技術的延遲是50ms，5G通信技術采用上下行傳輸、保護時隙信息下的子幀結構，達到快速反饋，將延遲速率降低至1ms，實現了巨大的提升，很大程度上降低了網絡資源的消耗。

（二）容量大，網絡全面覆蓋

5G通信技術吞吐量是4G的1000倍，能夠有效承載網絡內海量的數據流量，能夠保證數據進行有效上傳、下載的同時，保證網絡的穩定性，并滿足其對網絡速度的要求。同時5G技術采用的是廣域覆蓋方式，在實際應用中，可為用戶提供相應的網絡功能支持，并未物聯網產業鏈帶來海量高效的連接，促使物聯網產業鏈穩定高效的運行，以帶來更好的服務與體驗。

四、基于5G通信技術的物聯網產業變化

（一）促進物聯網硬件產業發展

5G通信技術的實施勢必會促進物聯網產業的大規模發展，而物聯網產業是以硬件作為支撐，再通過5G通信技術進一步實現的，因此，對硬件的標準和要求也有所提升。例如毫米波、MIMO、載波聚合等一系列軟硬件的開發，都是在適應相關的5G硬件標準。5G硬件必須要考慮到向4GLTE兼容，滿足5G和4G LTE雙連接的特點。

（二）加快物聯網通信標準統一的腳步

我國的物聯網產業分散性較大，企業與企業之間沒有統一的物聯網標準相關聯，沒有統一標準的通信接口，從而導致物聯網技術發展受到制約。產生這一問題的主要原因是我國缺少相對應的產業技術標準，商業模式也不完善。5G通信技術的出現在促進物聯網技術發展的同時也會加快物聯網通信標準統一的腳步。

（三）推動物聯網產業商業化進程的發展

在物聯網產業鏈的發展中，需要對5G通信技術進行合理科學的利用，結合其他新興技術，并逐漸融合，實現產業鏈的有效發展，尤其在物聯網產業和商業化進程的融合中，可以看出用戶的通信體驗要求不斷提升，對物聯網產業鏈的發展也充滿期待。5G通信技術的實施，提出了新型的交互方式，使得用戶的體驗感進一步增強，比如VR和AR技術的實現，使人們在使用過程中能夠感受到身臨其境，不僅實現了人與物之間的交互還實現了信息的共享。此外，物聯網技術的發展使各種物聯網設備逐漸增多，接入網絡內部的基礎通信設備也不斷增加，因此，對網絡的流量需求和網絡穩定性的要求也逐漸提高， 同時，現實層面和虛擬層面也會在最大程度上實現信息互通?；诖?，可以看出5G通信技術對物聯網產業商業化推動發展具有一定的積極作用。

五、基于5G通信技術的物聯網產業發展應用

（一）智能家居

基于5G通信技術，智能家居系統可以為用戶提供更高效的生活體驗。利用電子標簽對家中的物品進行統一管理，可通過智能終端對物品進行位置查找和信息查詢等操作；水、電、煤氣費也可直接通過智能終端進行查詢和繳費；家中的電器，比如冰箱、空調、洗衣機和電視等家電，同樣也可通過物聯網技術和5G通信技術實現遠程控制。在家居安防系統中，5G通信技術為其提供了可靠的網絡通信條件，物聯網技術是實現了攝像監控的功能，以便住戶可以遠程實時的查看家中的情況，為家居環境的安全提供有效的保障。

（二）建筑工程

在建筑工程中，物聯網技術和5G技術的綜合應用，對建筑工程的質量和安全都帶來了極大的保障。利用傳感器技術可以對建筑工地的施工情況進行監測，比如起重機施工作業時，可對其周圍環境進行監測，檢查是否有人員存在，并進行提醒，以防止出現安全事故。此外，5G技術具有的高速率和低延遲為大規模機器通信過程帶來了很大的可擴展性，幫助用戶快速進入數據密集型云應用，從而實現多個用戶在不同地方的實時互動。改善數據捕捉情況，提高數據可預測性，為設計階段提供決策依據，減少施工期間問題的出現和未來設計改造的麻煩。

（三）醫療領域

5G通信技術應用于救護車車載設備，可實時準確的采集患者數據并傳送到醫院，為患者入院治療做好提前準備，情況緊急時，醫生可通過遠程指導簡單的手術處理；高傳輸速率、低時延的技術優勢，為跨地域的遠程手術提供了穩定的實施條件，為基層醫院的手術質量得到一定的提升。此外，5G技術讓患者不再“一號難求”，可通過線上掛號、線上問診，在家也能享受高清醫療質量，為人們提供堅實的醫療保障。

六、結束語

綜上所述，5G通信技術對物聯網產業的發展起著積極的作用，在一定程度上能夠促進物聯網硬件產業發展、加快物聯網通信標準統一的腳步、推動物聯網產業商業化進程的發展，并解決了一些目前不能解決的技術問題，有效的促進了物聯網產業在發展過程中的不斷創新。此外，5G通信技術需要提升自身的兼容性，拓寬通信頻段，對通信網絡進行合理規劃，同時還要加強通信安全保護工作，滿足不同應用場景的通信工作需求。

作者單位：劉理、 孫力強 中國移動通信集團設計院有限公司 黑龍江分公司

張現龍、李大力 中國移動通信集團設計院有限公司 江蘇分公司

郝建華 中國移動通信集團設計院有限公司 河南分公司