5G無線技術(shù)在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用研究

徐千淞，顏暉，田詩韻，蒲艷蘭

（1.重慶信息通信研究院，重慶 401336；2.重慶中科云從科技有限公司，重慶 401336）

0 引言

隨著我國科技的不斷發(fā)展，科學(xué)產(chǎn)品在我們的生活與工業(yè)中有著其一席之地。5G無線通信技術(shù)在4G無線通信的基礎(chǔ)上，對其進行了更高的技術(shù)改進與完善，從而達到網(wǎng)絡(luò)速度更快、帶寬更大等目的。除此之外，WiFi作為當(dāng)今社會最常用的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，其經(jīng)過了長時間的更新?lián)Q代，現(xiàn)如今5G無線WiFi有著有效避免網(wǎng)絡(luò)信號堵塞并將數(shù)據(jù)快速的傳送、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)供電節(jié)省獨立電源和有著良好的信號抗干擾能力強等優(yōu)勢。

1 5G無線通信技術(shù)

1.1 定義

5G通信技術(shù)指的是在世界范圍中，無線通信技術(shù)發(fā)展到了第五帶階段。5G無線通信技術(shù)通過一次次的升級與改造，使得各項藝術(shù)技能得到重大的優(yōu)化。其在4G原有處置上朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、寬帶化、智能化等發(fā)現(xiàn)發(fā)展，并且其最主要運用的通訊技術(shù)為無線納米技術(shù)、隱私性和保密通信技術(shù)等。現(xiàn)如今，大家對于個人隱私的重視度非常的高，而5G技術(shù)無線通信保密技術(shù)對于隱私性和網(wǎng)絡(luò)安全性有著高度的重視。5G通信技術(shù)除了能夠?qū)崿F(xiàn)大幅提升通信速度和降低大量網(wǎng)絡(luò)資源的消耗，而且還能夠有效解決用戶在傳輸信息中對于個人隱私的保護問題[1]。

1.2 5G無線通信技術(shù)的特點

（1）傳輸速率快。5G通信技術(shù)作為目前較為先進的移動通信電子技術(shù)，其在出口傳輸方面較其他通信電子技術(shù)有著更快的速度，能夠?qū)崿F(xiàn)秒傳125MB。根據(jù)相關(guān)研究，5G通信技術(shù)基本實現(xiàn)了將移動通信電子技術(shù)產(chǎn)品的出口和傳輸速度幅度同步提升。

（2）兼容性好。5G無線技術(shù)與之前的玩過通信無線技術(shù)相比而言，5G無線技術(shù)具有更好的兼容性。5G網(wǎng)絡(luò)通信無線技術(shù)應(yīng)用平臺除了支持將多種新型網(wǎng)絡(luò)無線通信應(yīng)用技術(shù)融合并使用，而且害能夠使得此類應(yīng)用無障礙的實現(xiàn)無線接入網(wǎng)、WiFi等無線通信技術(shù)，極大地拓展了無線服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并且提升其網(wǎng)絡(luò)兼容性。此外，現(xiàn)如今移動支付在我們的生活之中隨處可見，5G幣技術(shù)能夠極大的提高網(wǎng)絡(luò)支付的安全，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)支付更加安全。

（3）系統(tǒng)性得到提升。移動無線通信的系統(tǒng)性能一直以來都受到大眾的大度重視。隨著社會與科技的不斷發(fā)展，人們對于無線通信技術(shù)的要求也在不斷地提高，在社會不斷地發(fā)展的過程中，5G無線通信技術(shù)的相關(guān)人員也在跟著社會發(fā)展的腳步，不斷地對5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行完善，從而更好地滿足社會對其的需求。5G無線通信技術(shù)有著非常多的先進技術(shù)作為支撐，而信息傳輸性能和穩(wěn)定性能也是其技術(shù)支撐之一，甚至也是其核心技術(shù)，是5G無線通信技術(shù)能夠得到更好發(fā)展的關(guān)鍵，但與此同時，信息傳輸性能與穩(wěn)定性也是5G無線通信技術(shù)難以攻克的難題之一。為了滿足消費者的生活與工作需求，相關(guān)工作人員對其一直進行優(yōu)化與改性，使得5G無線通信技術(shù)功能能夠多元化，使得其整體都能夠得到提高，更好地滿足生活與生產(chǎn)的需求[2]。

（4）信息利用率高。目前為止，雖然4G無線通信技術(shù)發(fā)展幾近成熟，但5G無線通信技術(shù)的發(fā)展是基于4G無線通信，因此，4G無線通信技術(shù)與5G無線通信技術(shù)在一些功能運用方面會有相似，但是5G無線通信有著4G通信而不具有的特殊功能，仍然會有較大差距并且5G無線通信技術(shù)有著更大的優(yōu)勢。研究表明，4G無線通信技術(shù)其相關(guān)信息使用率并不高，非常多的資源被閑置而浪費。但是5G無線通信技術(shù)其信息使用率相較于4G無線通信技術(shù)而言，有著非常大的進步，其能夠?qū)㈤e置的信息資源充分的利用。除此之外，5G無線通信技術(shù)能夠?qū)⒊霈F(xiàn)高頻率的無線電波的穿透能力提高，從而大大增加無線通信技術(shù)的信息傳輸速度，使得無線信號傳輸質(zhì)量與速度得到了一定的保證。此外，5G無線通信技術(shù)其成本相較于其他無線通信技術(shù)更低。移動無線通信技術(shù)其從一開始到現(xiàn)如今，不斷的更新?lián)Q代，并且每一代都能夠比上一代更加健全與完整。但是對于4G無線通信技術(shù)而言，其技術(shù)相較于上一代更加的完善，但其成本卻相較于前幾代的移動無線通信技術(shù)并沒有特別大的差別。然而，5G無線通信技術(shù)其不僅是在技術(shù)方面更健全和完善，而且在運營成本方面，也比前幾代更低[3]。

（5）拓展聯(lián)網(wǎng)設(shè)施。移動通信技術(shù)是否能夠同時的接入設(shè)備與移動通信技術(shù)是否能夠得到快速且高質(zhì)量的發(fā)展有著非常大的聯(lián)系。目前為止4G無線通信技術(shù)在同一時間能夠接入的設(shè)備數(shù)量最高為500，與此同時，隨著我國社會的不斷發(fā)展，人口的不斷增多與人們的消費需求不斷地提高，傳輸過程中需要的能量要求也在不斷地增加，而4G無線通信技術(shù)在同時間接入500設(shè)備并不能夠滿足現(xiàn)如今的需求。而5G無線通信技術(shù)相較于4G無線通信技術(shù)能夠同一時間接入更多的設(shè)備數(shù)量，拓展更多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，更好地滿足人們的需求。

2 5G無線通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)

多輸入多輸出技術(shù)主要是為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益。頻譜利用率越高，無線信道的性能便越能夠得到提升，從而提高無線系統(tǒng)的容量和可覆蓋的范圍。由于多輸出多輸入技術(shù)的信道容量能夠隨時隨地手法天線數(shù)中的最小值，因此多輸出多輸入技術(shù)還被稱為多天線技術(shù)。多輸入多輸出技術(shù)在5G無線通信技術(shù)中增加更多的天線數(shù)，從而使得通信能夠更加的自由化以及能夠接收到更多形式的信息。

2.2 D2D通信技術(shù)

傳統(tǒng)無線通信技術(shù)通常是將基站為網(wǎng)絡(luò)中心，并圍繞著基站對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行組織，最終在某一個范圍內(nèi)處于網(wǎng)絡(luò)的輻射范圍之中，但是圍繞著基站進行組織，其靈活性在一定程度上受到了限制。而5G無線通信技術(shù)將D2D作為蜂窩系統(tǒng)的近距離數(shù)據(jù)直接傳輸技術(shù)，順利解決了傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)缺乏靈活性這一局限性。5G無線通信技術(shù)中的D2D能夠使得通信數(shù)據(jù)不需要通過一個信號站對數(shù)據(jù)進行二次轉(zhuǎn)發(fā)，而是在終端設(shè)備中直接進行傳輸，能夠減輕基站運載負擔(dān)并且能夠降低數(shù)據(jù)傳輸延時，其可覆蓋面積范圍也能夠得到擴大[4]。

2.3 綠色通信技術(shù)

綠色通信技術(shù)在信息能夠在信息傳遞的過程中降低所消耗的能源并且其效率也能夠得到提高。到目前為止，4G無線通信技術(shù)其在信息傳輸?shù)倪^程中其能耗仍然是較大的，占中國總產(chǎn)業(yè)能源消耗的3%，而要實現(xiàn)綠色通信技術(shù)對于4G無線通信技術(shù)而言將會是一個大的挑戰(zhàn)。隨著我國的不斷發(fā)展，人口不斷增多，對于能源的消耗也將會增減增加，降低能源的消耗有其必要性。5G無線通信技術(shù)中的綠色通信技術(shù)不僅僅能夠使得數(shù)據(jù)的傳輸速度得到提高，還能夠降低在傳輸過程中所需要使用的能源，使得5G無線通信技術(shù)能夠可持續(xù)健康發(fā)展。

3 5G無線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)中的應(yīng)用

3.1 實時監(jiān)測與控制

實時監(jiān)測與監(jiān)控對于工業(yè)的發(fā)展有著非常的影響，而5G無線通信技術(shù)實現(xiàn)的實時監(jiān)測與監(jiān)控對工業(yè)的發(fā)展有著巨大的貢獻，實時監(jiān)測與控制其不僅能夠使得相關(guān)1管理者能夠?qū)崟r了解工業(yè)的內(nèi)部狀況并且能夠在出現(xiàn)問題時及時發(fā)現(xiàn)并將其解決，而且還能夠為工廠節(jié)省大量的人力物力，提高工作人員的工作效率。

3.2 實現(xiàn)全面互聯(lián)、互通平臺

5G無線通信技術(shù)不僅能夠提高信息傳輸?shù)乃俣榷疫€能夠降低在傳輸過程中對于所需能源的需求，5G無線通信技術(shù)能夠為工業(yè)的生產(chǎn)提供更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)通信保障。傳統(tǒng)無線通信技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)運用中，其常常會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障、網(wǎng)絡(luò)慢、信號遭受到干擾等現(xiàn)象，在一定程度上對工廠的生產(chǎn)效率造成阻礙。5G無線通信技術(shù)的使用能夠使得企業(yè)擁有一個平臺，其平臺能夠讓企業(yè)對設(shè)計與生產(chǎn)等進行優(yōu)化，使得企業(yè)在對技術(shù)創(chuàng)新方面沒有對通信方面的憂慮。

3.3 保證工業(yè)系統(tǒng)穩(wěn)定性

工業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到無線通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的影響，傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)在信息傳輸?shù)倪^程中，常常會因為其網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)差而導(dǎo)致工業(yè)系統(tǒng)癱瘓等現(xiàn)象，當(dāng)工業(yè)系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓并且沒有對其進行預(yù)防措施時，則會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，從而生產(chǎn)的流程也會導(dǎo)致中斷等，最終對該工廠造成經(jīng)濟損失。5G無線通信網(wǎng)其能夠讓傳輸速度更加快速，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)較傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)更好，能夠最大程度的滿足工廠對于通信網(wǎng)絡(luò)的需求，除此之外，5G無線網(wǎng)絡(luò)還能夠降低受到通信穩(wěn)定性以及網(wǎng)絡(luò)延時因素的影響。

3.4 遠程操控精準(zhǔn)度

遠程操控技術(shù)在自動化控制行業(yè)的發(fā)揮著重大的作用，在一定程度上能夠降低時間與空間對其的影響，節(jié)省人力物力。在工廠中，為了使得機床設(shè)備在傳輸數(shù)據(jù)的過程中能夠有一個穩(wěn)定的狀態(tài)，通常情況下會將機床與終端連接，從而達到一個穩(wěn)定。由于工廠中機床數(shù)量較多，如果使用傳統(tǒng)的通信光纜將機床設(shè)備與終端連接，則可能會導(dǎo)致工程內(nèi)部的結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且占用大量工廠用地。除此之外，傳統(tǒng)通信光纜有延時性，降低工業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)度。而5G無線通信網(wǎng)絡(luò)能夠確保工廠對于生產(chǎn)的實時監(jiān)控，保證了工業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，除此之外，5G無線通信技術(shù)還能夠?qū)Ω咔宓?D視頻進行傳輸，大大提高了遠程操控的操作精度[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國科技的不斷發(fā)展，5G無線通信技術(shù)也將越來越成熟。5G無線通信技術(shù)作為一個高速度、低延時、低耗能的技術(shù)，在我國工業(yè)運用的過程中，增加對于5G無線通信技術(shù)相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用，對我國工業(yè)發(fā)展起著極大的促進作用。