物聯網形勢下的5G通信技術應用

林章源

（廣東省電信規劃設計院有限公司福州分公司，福建 福州 350001）

0 引 言

目前，5G通信技術仍在不斷發展。隨著網絡通信技術的不斷普及，4G通信已經在各個行業得到了廣泛應用和認可。5G通信技術的發展則拓寬了物聯網的應用范圍，并且充分發揮了信息技術自身的優勢，為人們提供了更多的便利。

1 5G通信技術的概述

1.1 概念和特征

1.1.1 概 念

目前，5G通信技術受到了社會各界的廣泛關注，其中蜂窩移動技術的最新技術就是5G通信技術。5G通信技術有著更高的應用價值和更少的空間限制，有效提高了數據傳輸效率。如圖1所示，5G通信技術的數據傳輸速度能夠達到1 Gb/s以上。5G通信技術的實際研究目的是提高數據傳輸效率的同時更好地節省用戶資源，進一步降低通信技術的成本。5G通信技術在提高系統容量的同時，能夠更好地與許多大型設備實現有效連接[1]。

圖1 歷代移動網絡

1.1.2 特 征

聯網設備的網絡傳輸速度決定了互聯網中信息傳送的速度和信息傳輸質量。聯網設備的數量越多，網絡需要覆蓋的面積就越大，同時需要穩定的網絡質量。由于目前聯網設備成本較高且數量并不多，會導致出現網絡擁堵現象。未來會增加聯網設備的數量，同時增加5G網絡的覆蓋面積，進一步提升網絡質量。此外，5G通信技術能夠容納多樣化的信息系統，如應急信息系統，使得5G通信技術需要承擔更多的社會責任。5G通信技術無論是在網絡延遲方面還是網絡可靠性方面，都比4G通信技術具有更優的性能，因此可以將5G通信技術應用在一些金融行業，提高金融交易的安全性和信息數據的可靠性。如圖2所示，5G通信技術還有許多特征指標能夠更好地為用戶提供網絡支持。

圖2 5G通信技術關鍵技術指標

1.2 優 勢

隨著便攜式設備的不斷普及，人們對移動數據的需求也在不斷提高，也給數據傳輸速率和帶寬容量帶來了巨大挑戰。移動互聯網在未來不僅需要給人們提供數據信息服務，還需要滿足人們隨時隨地使用高速網絡的需求。此外，目前使用的4G通信技術的頻譜有限，而5G通信技術能提高頻譜利用率，能夠滿足個人消費者和相關行業對高帶寬的需求。5G通信技術支持海量機器連接，可以很好地支持物聯網領域的應用，并且具備高可靠性和超低時延的優勢，可以將網絡延遲降到毫秒級。這些優勢為物聯網的發展提供了強有力的支持。

1.3 5G通信技術發展的價值

1.3.1 5G通信技術的發展價值體現在云信息方面

在大數據時代，人們被海量的信息數據所包圍。如何在龐大的數據庫中找到人們需要的信息，如何將復雜的數據信息進行科學管理，已經成為如今的技術需要首先解決的難題。相關企業必須在5G通信技術云信息的基礎上建造相對應的物聯網工程，如百度旗下的百度云盤，提供給每個用戶一定的存儲空間。這就是所謂的網上硬盤，用戶將私人文件和重要文件存儲在百度云盤，其他用戶不僅可以通過關鍵詞搜索到該用戶的云盤數據，還能夠在用戶允許的情況下實現信息共享。目前，市場中主流的共享經濟模式，是借助5G通信技術下的云信息實現的。

1.3.2 5G通信技術能夠很好地幫助工業和農業實現發展

工業方面以采礦行業為例。4G通信技術在該領域的使用主要表現在能夠很好地利用電子技術，使得管理人員處理采礦相關事務的過程更簡便快捷。而5G通信技術則能夠進一步提高采礦工作的安全性，能夠實現礦洞和地面的信息互聯，可以通過電子設備檢測具體的工程進度、礦產在地下分布的范圍以及人們的具體活動情況。這種信息監測工作不僅能夠預先了解采礦工作范圍內的地層運動，還能有效避免采礦工人盲目開采而造成的一系列安全事故，同時能夠在信息互聯的基礎上實現采礦指導工作，從而提高采礦速度，縮短工程進度。

農業方面，一些發達國家已經利用移動通信技術來檢測農業發展的計劃。在未來農業技術大力發展的背景下，利用5G通信技術能夠實現農作物與電子設備之間的信息互聯，將農作物本身的生長狀態轉化為電子數據，配合大棚種植技術，實現農作物的智慧生長。

2 5G通信技術與物聯網的結合應用

互聯網作為物聯網的核心技術，連接著各種信息化終端設備。通過物聯網技術不僅能夠連接信息，還能夠連接人們日常生活的各個方面。與物聯網連接的各方面數據，如圖3所示。物聯網主要使用局域網接入網絡，數據傳輸速度會受到設備數量的影響，時常出現速度緩慢和網絡延遲高等現象，進而導致管理員無法及時獲取數據信息，甚至出現安全問題。而通過5G通信技術使終端感知并獲取信息，不僅能夠簡化管理員操作，還能通過計算機技術的優勢提高系統獲取信息的及時性和可靠性。物聯網與5G通信技術結合應用，只需要適當更新現有網絡技術就能夠實現較高的管理水平。特別是物聯網接入5G通信技術設備后，可以在原有的設備或網絡布局的基礎上工作，極大地節省了時間和空間資源，具有很高的經濟性和可靠性，在提高數據傳輸速度和信息準確性的同時，能夠節省整體的運行成本[2]。

圖3 數據傳輸

3 物聯網形勢下的5G通信技術

3.1 高頻段通信技術

隨著物聯網行業的發展，它已經在各個領域獲得應用，提高了物聯網對網絡容量和傳輸速度的要求。傳統的通信技術的工作頻段多保持在3 GHz以內，以滿足各種簡單的需求。如果出現較大范圍的線上活動，很容易在數據傳輸過程中出現網絡擁堵和妨礙用戶操作的情況，同時會造成傳輸中斷和失真等現象。這些問題極大降低了用戶的物聯網使用體驗，也增加了其工作復雜度。5G通信技術的高頻段傳輸技術工作頻段可高達幾十吉赫茲，帶寬最高可達400 MHz，可極大提高傳輸速率。同時，5G通信技術能夠縮小物聯網的體型，其設備也向著體積小和消耗資源少的方向發展，以提高資源的重復利用率。

3.2 直接通信技術

隨著網絡技術逐漸向著多元化服務方向發展，移動通信系統構建通信網時，主要利用固定站點的分布來實現構建目標。若想在數據傳輸量較大的情況下有效提高數據傳輸速率，需要設置一定數量的基站。例如，需擴大網絡覆蓋面，需要基站覆蓋面積較大、數量較多，并且還能保持自身的穩定性，這對建設基站的相關材料設備提出了高要求。若要進一步擴大網絡的覆蓋面，需要在技術實際運用過程中解決傳統基站的一些限制性問題，同時要考慮到用戶對通信技術的實際需求。直接通信技術可借助基站來完成，也可在無蜂窩網絡覆蓋下進行，從而形成一個覆蓋面積較廣的網絡社區。借助直接通信技術能夠提高物聯網的信息傳輸速率和質量，并且使得通信網絡技術不再受到空間的限制，進一步提高了網絡連接的靈活性和穩定性[3]。

3.3 超密集組網通信技術

5G通信技術不同于4G通信技術，通信產生的流量更高。想要充分利用5G通信技術的優勢特點，需要了解并掌握5G通信技術的技術原理。5G通信技術本質上是多種無線接入技術的有機融合，包含了這些技術的各種內容，所以信息傳輸速率和儲存容量得到了大幅度提升。通過密集網絡技術拓展5G通信技術的應用范圍和系統容量空間，可使其具有容量大、速度快的特點，提高了信息系統的靈活性，從而更好地滿足其使用需求。通過密集網絡技術可以充分利用一些意想不到的空間區域，從而促進網絡節點的互相融合，全面提高節點信息傳輸的準確性，進一步擴大網絡空間和覆蓋面積。

3.4 智能化網絡通信技術

物聯網形勢下的5G通信技術的應用主要借助于物聯網的發展，而物聯網的核心是互聯網。5G通信技術的核心是互聯網中的一種云計算平臺，其中大型服務器為主要構成部分。大量的信息數據傳輸到中心系統后被集中處理。云計算平臺由多個服務器構成，具有十分強大的計算能力。平臺與終端和基站之間通過交換機連接，從而實現數據通信和信息傳輸。基站也具有大量的存儲容量和計算能力，能夠處理大量的數據，可以通過選擇不同的頻段給用戶提供相關的數據信息服務[4]。

4 結 論

在物聯網形勢下，5G通信技術的發展和應用面臨著新的機遇和挑戰。5G通信技術應用范圍廣泛，具有連接容量大、傳輸速率快以及可靠性高時延低的特點，同時具有強大的連接功能和數據信息處理功能，有利于促進物聯網的自動化和智能化發展。物聯網與5G通信技術的結合開辟了物聯網發展的新道路，因此具有十分廣闊的發展空間。