5G時代的物聯網發展與技術分析

山西信息規劃設計院有限公司 裴 亮

首版5G標準的發布，代表5G時代真正到來，當前各國都加快了5G網絡部署步伐，為5G通信技術應用及發展奠定了堅實基礎。當前，多個領域都在積極融合并引進5G網絡，以通過5G通信技術促進相關應用領域的發展。物聯網是5G通信技術應用的重要領域之一，隨著物聯網發展規模的擴大與發展速度的加快，其對應用技術提出了更高要求；同時，在5G網絡環境形成過程中，一定程度上促進了物聯網發展，滿足了當代物聯網建設及發展需求。為此，本文著重分析5G時代的物聯網技術及其發展現狀，促使5G和物聯網建立更密切的聯系。

在物聯網持續發展過程中，各個應用系統提出了更高的技術需求，而5G通信技術能夠有效推動物聯網的進一步發展，滿足新時期各領域對物聯網提出的技術新要求。在5G技術體系中，有一些關鍵技術可以從基本上推動物聯網技術發展，促使物聯網應用進入到更深層次和更廣領域。為此，物聯網領域需要深刻理解5G通信技術相關內涵與概念，并積極建立和物聯網有機融合，推動物聯網進一步發展。

1 5G和物聯網相關介紹

1.1 5G通信技術

所謂5G，就是第5代移動通信技術，屬于前代蜂窩通訊技術的有效延伸。目前商用性質5G頻譜帶寬可延伸至100 MHz，持續加寬的頻譜已經成為移動通訊發展的重要趨勢。在2G時代下，頻譜帶寬只能達到200 KHz，這種狀態下只可傳遞語音文字；到了3G時代，頻譜帶寬延伸至5 MHz，成就了移動互聯網時代；而到了4G時代，頻譜帶寬可達到20 MHz，能夠滿足流暢播放視頻的要求。基于通訊技術歷代發展特點，5G通訊技術會呈現更高每秒傳輸能效和速率，與前代通訊技術相比，5G通信技術其傳輸速率最高可以達到10 Gbis/s，這一速率不僅僅比之前的蜂窩網絡要高，并且已經超出了當前的有線互聯網。同時，在網絡延遲方面，4G的ping在30ms至70ms區間，但5G能夠做到小于1 ms。

1.2 物聯網

所謂物聯網，就是各種物品在實現聯網之后，基于RFID傳感技術把所獲取信息傳輸至互聯網當中，再通過物品內置軟件和硬件系統進行智能化管理。簡單的說，就是依靠傳感設備實現萬物互聯，并可以進行有效操作。物聯網基于其工作模式，主要包含三層結構，分別是應用層、網絡層和感知層，其中感知層主要是進行信息的獲取，網絡層實現數據的傳輸，應用層對數據進行處理和操作。物聯網中三層結構在協同合作過程中，真正實現萬物相聯。物聯網架構中應用的各種技術，主要應用在這三層關鍵性結構當中，包括云計算技術、傳感器技術、RFID技術等，在各種技術和相關結構層協調管理過程中，構建起完整的物聯網體系。

2 5G時代的物聯網發展

5G時代的到來，為物聯網產業發展提供了重要機遇。物聯網作為重要的信息承載平臺，其最主要的技術就是通過對信息進行收集、運算、分析與感知，進而對物實現管理、反饋和優化；同時向人提供實時反饋信息。在互聯網運行過程中，信息傳輸可靠性、及時性、競爭性、穩定性都會影響到物聯網運行效率和效能，將5G通信技術應用到物聯網當中，能夠使物聯網加快信息傳輸速率，賦予物聯網更高效能。接下來，本文著重結合5G通信技術，分析5G時代下的物聯網發展趨勢。

2.1 基于5G的商業應用，不斷優化物聯網應用體驗

在物聯網發展過程中，信息傳輸屬于重要基礎功能，而5G的應用能使信息傳輸效率顯著提升。5G通信技術在未實現商業應用的時候，物聯網必須通過其他無線網絡或是4G網絡實現信息傳輸，而在4G網絡環境下，信息傳輸速率相對較低，并且具有較長的延時，這一定程度上會對物聯網感知效果與反應速度產生影響。雖然無線網絡可對這一弊端加以緩解，但受到無線網絡有限的輻射范圍影響，也會對物聯網覆蓋范圍產生限制；另外，無線網絡應用中對所連接終端數量也有限制要求。在我國發放首批5G商用牌照之后，5G技術能夠使物聯網在信息傳輸層面打破傳輸速率的障礙，通過應用5G通信技術，進一步優化物聯網實際應用體驗。

2.2 5G加快基礎設施建設，有助于擴大物聯網應用領域

目前中國聯通、中國電信等通信運營商都在加速布局5G基站，5G基礎設施也加快了建設進度。5G基站數量的快速提升，使基站利用效率不斷增加，一些通信運營商也開始轉變原有思維，推進5G基礎設施的互聯共享，以緩解5G基礎設施建設存在的不足。隨著5G基礎設施建設力度的加大，將

快速擴大5G覆蓋區域，這將使物聯網技術也隨之擴大了其應用領域。比如：在5G覆蓋區域持續擴大過程中，物聯網可通過應用5G通信技術，促進物聯網在智慧安防管理、智能交通系統、智慧城市管理等多領域的應用。通過進一步擴大物聯網應用領域，物聯網產業將大幅提升整體盈利能力，促使物聯網技術快速發展并持續迭代，最終步入良性發展循環。

2.3 在5G改進信息安全技術過程中，有利于擴大互聯網客群

在物聯網產業發展過程中，其客群擴大步伐一直相對緩慢。這不僅是因為物聯網存在體驗不佳的實際情況，也和物聯網存在一定信息安全問題有很大的關系；特別在物聯網應用到信息管理、安防管理等領域中，客戶更加看重信息安全性，此點不足一定程度上也阻礙了物聯網應用范圍的全面擴大。5G通信技術比較看重信息安全保護，并在此方面加大了技術研發力度，所以目前5G可以在基本不影響信息傳輸性能條件下使信息安全性得到顯著提升。將

5G應用于物聯網產業，能夠有效推動物聯網產業發展；反之，物聯網產業也將在5G安全信息技術支持下，更有力的吸引大量客群，促使物聯網應用領域進一步擴大，提高客群覆蓋率。目前國家、各行業、各企業均高度關注5G技術安全，所以5G在建設與發展過程中，非常重視信息傳輸安全，這將使得5G應用到物聯網產業中之后，促使物聯網產業獲得更好得發展。

3 物聯網中應用的5G移動網絡技術

3.1 SDN/NFV技術

可拓展技術在5G通訊技術中屬于一種關鍵性技術，該技術應用非常廣泛。隨著云計算、云儲存、三網融合等技術的出現，其要求移動通信網絡具備更大帶寬與更快網速，而這種客觀需求一定程度上促進了5G技術的發展。當前，移動網絡安全是各領域比較關注的熱點，因此5G必須加大力度研究安全技術。SDN/NFV技術有助于提升網絡安全性，其在5G網絡系統中可建立起新型通信架構，并在此基礎上促進網絡通訊的虛擬化和軟件化，同步為數據提供隔離支持，促使5G技術更加完善。5G通信技術可基于傳統通信網絡構建基礎層和應用層，并可有效調用自動化程序，促使5G通信技術提高管理效果和管理水平。在5G通信技術下，網絡管理功能更加簡化；在系統運行中，5G通信系統可以始終保持被控制狀態，其可對物聯網穩定運行狀態提供重要支持。

3.2 全頻段通信技術

物聯網在應用于4G通信技術過程中，網絡工作頻段主要是3 GHz；通過應用5G通信技術，可基于該技術當中的高頻段技術和全頻段技術有效解決頻譜資源缺失或者過少等問題，并在此基礎上全面提升網絡傳輸效率，顯著增加系統容量。在5G技術持續完善和發展過程中，5G通信頻段可進一步拓展應用范圍，這將更加明顯的提升通信傳輸效率，擴大網絡容量。5G通信技術目前利用的基本上都是全頻段通信技術，用戶在此基礎上可實現大規模機器通信，并確保通信穩定可靠，這一技術有利于推動移動終端的微型化、多元化發展。5G還可通過高頻毫米天線實現信號發射，由于該天線具有小型化、增益高等特點，有助于持續改進與完善5G通信技術，而將其應用于物聯網領域，也將有效推動物聯網產業發展。

3.3 密集網絡技術

與4G通信技術相比，5G通信技術其網絡流量可到達4G通信技術千倍甚至更高，并且在無線接入技術應用基礎上，可顯著提升5G網絡信號整體覆蓋率。5G通信技術通過應用密集網絡技術，有助于促進5G網絡系統的進一步發展與完善。密集網絡技術應用于5G通信技術中，可在布置通信宏基站基礎上，實現高增益天線的布設，以進一步擴大室外通信空間，并顯著增加5G系統容量，有效提升5G網絡下的信息處理靈活性。同時，在宏基站布置基礎上，還可布置密集網絡天線，通過發揮密集網絡天線功能的作用，通信網絡可增加協作效率，促使相鄰節點通信具有更高靈活性、有效性，并同步改善相鄰節點之間存在的信噪比。基于密集網絡技術，可有效增強5G通信網絡下的空間動態變化和時間動態變化，全面增加網絡覆蓋面積，提升網絡信號質量。物聯網通過應用其相關技術，也可促使物聯網系統更加穩定、高效。

結束語：物聯網在和大數據技術融合過程中產生大量的數據，且數據更加多樣化，融合了新技術后的物聯網能夠加快實現萬物互聯目標。目前，物聯網現有技術水平難以滿足物聯網行業進一步發展的需求，所以，有必要將5G技術和物聯網相融合。在5G優勢技術推動下，滿足物聯網信息傳輸等方面的新需求，提升社會智能化程度。在5G時代下，物聯網領域要充分認識到5G通信技術為自身帶來的機遇，并積極的將5G技術深入應用到物聯網系統當中，促進物聯網進一步發展。