分析物聯網形勢下5G通信技術應用

杜傳業 王剛

【摘要】? ? 隨著科技的飛速發展，第五代移動通信系統—5G逐漸走入人類的生活。5G通信技術的到來開啟了移動通信的全新空間。互聯網、物聯網以及5G技術的高度融合成為當前信息時代的重要標志。5G，除了網速變快，被提到最多的就是物聯網。本文闡述5G通信技術和技術應用，探討物聯網在5G通信技術支持下的高速發展，各種技術應用之下萬物相連。科技將人類帶入全新的物聯網時代，開啟智能生活的新篇章。

【關鍵詞】? ? 物聯網? ? 5G通信技術? ? 技術應用

引言：

互聯網技術應用給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。通過互聯網人與人實現了無距離溝通，真正做到了人與人相連。物聯網顧名思義就是物與物之間相連。互聯網的高速發達是信息化發展的重要成果。互聯網的快速發展實現了信息高度集中，科技將人類帶入了全新的時代—物聯網時代。

一、關于物聯網的定義

物聯網是一種新型網絡，是利用先進的識別技術、信息采集技術、掃描技術、感應技術等獲取電、熱、生物、化學、位置等信息，以這些信息為基礎，將物與物、物與人通過網絡接入建立連接，實現針對性的智能化控制管理。物聯網具體功能包括針對物品的監控、定位、識別以及跟蹤。物聯網是以互聯網技術為基礎，進行網絡延展，構建一個完善的完整的網絡系統，實現信息傳感設備連接網絡，實現各類信息與網絡的及時聯通，實現不受時間限制，不受空間限制，人與物、人與機、物與機等的信息交換、信息交流、通信。物聯網通過先進的傳感技術，讓信息的交互更為高效高質量，為智能技術融合的實現奠定了堅實的基礎。

二、關于5G通信技術的闡述

5G通信技術是指新一代移動通信技術。其特點是相較于之前的通信技術，其運行速率更快，應用場景更為豐富，時延更低，能源的利用率更高，運行成本有效降低，并且應用的限制因素和限制條件相應減少，于網絡的進一步發展而言是堅實的技術基礎。例如，網絡的發展方向為實現自動駕駛，實現遠程醫療，5G通信技術的速率最高能達到Gb/s，進而能實現高清視頻以及虛擬顯示數據的高效傳輸，同時保證數據接收結果的完整性以及清晰度，并且通過空中接口，達到所需的延時要求。其超強的連接能力，保障了通信的穩定性以及高體量的通信需求，用戶的體驗感得到提升，通信的流暢度得到保障，系統的協同化水平提升，網絡的靈活度也相應提高。

5G通信網絡主要技術為，內容分發網絡、自組織網絡等，主要特點就是能承載大規模大數量的設備，限制較少，并且傳輸的速度不受到影響，傳輸的速度快，容量也因其超強承載能力而顯著提升，信號的穩定性較強，對于用戶接入的條件要求較低，不受時間限制，用戶的使用流暢性得到保障。

三、物聯網形勢下的5G通信應用技術

3.1 SDN/NFV技術

5G通信技術因其高速率、低成本等特點，應用范圍不斷拓寬。SDN/NFV技術是5G通信技術的核心技術，SDN技術也就是軟件軟件定義網絡技術，其特點是非單一技術構建，是一種網絡架構，具有創新性和前沿性，是一種超前的技術，這一技術的設計原理為，保留網絡設備中的轉發數據功能，消除其它繁雜的功能，通過軟件編程集中控制全網設備終端，保證控制的全面性以及高效性。

NFV技術就是網絡功能虛擬化技術，與SDN技術能相互融合，以及相互補充，這一技術的優勢在于能降低網絡設備成本，并且降低的幅度較大，對于移動通訊的運營商而言具有巨大的價值，

在通過IT平臺中運用相關的軟件系統來突出網元功能，最終就能夠有效地替換專用平臺。以SDN技術和NFV技術作為核心技術開展5G通信技術的研究，能夠保證技術研究的方向不偏，在此基礎上，在結合相應的網絡技術，就能合理高效的設計出通信的控制層，應用程序和基礎層。設計完成之后，程序的調用更為靈活，更為高效，無須進行手工的配置，整體的管理更為簡潔便利和高效。這兩種技術有機科學的融合，讓網絡系統的運作更為流程，讓網絡系統的控制更為全面，也讓網絡架構的適用范圍更廣。

3.2全頻段技術

對于移動通信系統而言，頻段是極為珍貴的資源。5G這一新型移動通信系統的發展方向為能適應以及滿足不同的業務需求，不同的場景需求，需具備多樣化的性能以及高質量的性能，不僅數量上要擴充，速率上要提升，能量效率和頻譜效率也要相應提升。

5G通信技術需要通過融入全頻段技術，強化以及增加容量和傳輸效率，而現今存在的一大問題就是5G全頻段還處于探索狀態，需進一步研究探尋，只有清晰5G全頻段，才能實現5G移動通信技術的升級，實現設備的小型化，寬帶更寬。

3.3密集網絡技術

5G網絡的一大優勢就是容量明顯提升，相較于最相近的4G網絡，其容量都大出近千百倍。這一特點使得覆蓋面范圍較小，融合多種無線技術的5G網絡，分割的難度極大。密集網絡技術能協助5G網絡優化調整這一難點，5G超密集組網有兩種模式，宏基站+微基站，宏基站在其中扮演的角色是網絡傳輸，業務特點是速率低，移動性高，微基站扮演的角色是高寬帶業務傳輸;微基站+微基站，多個微基站構建成完整的密集網絡，最終構建成虛擬的宏小區，在宏小區內，微基站資源實現部分共享，微基站的資源通過控制面板承載傳輸，讓宏小區的功能在這一過程中得以實現。

3.4多載波技術

通信系統必須將頻率控制在一定一范圍內，才能保證傳輸的效率得到既定的要求，才能保證保證通信系統的正常運作，頻率過低，會出現資源的浪費，出現空白頻譜，必須采取相應的技術來提升這類頻譜的利用率，實現既保證通信系統使用的穩定性高效性，也實現資源的合理化利用。一般采取聯合多載波技術來實現優化，多載波技術應用的范圍包括信號處理、圖像處理以及通信信號傳輸等，技術原理為，專業的操作人員利用發送端傳輸合成濾波的形勢，對多載波進行調控。

選擇合適的濾波，采用相交模式，保證系統運行的高效性。對子載波也需進行相應的設置和調整，主要調整內容為寬帶的頻率，以及重疊程度，實現系統性能的優化，實現子載波的調節能力提升，能進行單獨的調試，子載波的干擾性合理降低，系統運行過程中的干擾因素有效減少。

3.5自組織網絡技術

運維是通信系統運行過程中不可或缺的一部分，其主要作用以及意義就是保證系統運行的安全性以及穩定性，傳統運維以人工操作為主，隨著通信技術的高速發展，運維的難度越來越高，運維所需要考慮的因素越來越復雜，人工操作愈發困難，所需要的運維時長也逐漸增加，運維的質量也相應下降，運維的周期也相應縮短，需要投入的人力物力逐步增加，運維費用占比越來越高。自組織網絡技術能很好的應對這一現狀，改善這一局面，通過自組織，進行網絡的部署，網絡的系統優化，以及故障排除等操作，通過降低人工干預的比例以及人工操作的參與度，來降低人工所造成的問題以及故障，提升運維的效率和質量，緩解相關企業的運營壓力，同時也降低運維對通信系統產生的影響和干擾，合理的控制成本，保證經濟效益。

未來物聯網+5G將開啟全人類的新時代甚至引領世界第四次工業革命的到來。5G技術的80%將在未來都用于物聯網的應用之上。

四、物聯網+5G的智能應用

1.智能家居，科技改變生活，從天貓精靈、小愛同學、智能門鎖到掃地機器人等等，我們的家居生活正因為物聯網變得越來越智能。在不久的將來智能家居會朝著更多樣化更普及化發展。智能家居會讓人類進入更安全更便捷省心的全新生活。運用5G通信技術手機就能對家里的電器遠程管理，一回到家，燈火自動亮起，窗簾自動打開，空調也自動調到適宜的溫度，最喜歡的音樂也隨之響起，冰箱記錄食材時效或直接在網上進行購買食材，甚至可以將手環和臥室的臺燈進行綁定，在人入睡后臺燈自動熄滅。最終提高了家居的安全性、便利性、舒適性、藝術性并實現環保節能的居住環境。智能音箱并非普通的音樂播放器，它能與主人語音交互，為主人播報天氣狀況，購物，點外賣，最重要的是還可以幫主人操控其他的智能家居。全新的智能家居讓生活變得更輕松，更快捷。

2.智能交通及自動駕駛汽車，收費站的ETC，以及公交車的定位實時查詢等等，我們的日常出行也因為物聯網正在時刻發生變化。自動駕駛原理是通過計算機系統為主的智能駕駛儀器來完成的。通過對道路設施的信息反饋，汽車就能每時每刻的不斷獲取路況和信號燈，實現智能駕駛。而在5G即將普及的背景下，自動駕駛汽車將得以實現更大的突破。

3.智慧零售和智慧物流，自助收銀機、電子貨架標簽系統ESL以及無人便利店等等落地應用，使我們的日常購買變得越來越便捷，去超市購物再不用排起長長的大隊，疫情期間無接觸購物也讓人更加安心。智慧零售方便了顧客自助購買商品的同時也讓商家的運營成本不斷降低，從而使商品價格更合商品種類更加符合顧客的需求，商品品質更優質。隨著互聯網的誕生和應用，催生了無數電商平臺，掀起了網絡購物的大潮。我們現在能實時查詢物品的具體位置、快速收到商品均是得益于RFID、精準定位、AGV機器人等等物聯網在物流場景的應用。

4.智能制造和智慧農業、醫療以及智能能源，基于傳感器的實時監測、云計算以及大數據等技術對工廠的賦能，智慧工廠、工業互聯網等等的概念才得以落實。RFID耳標在畜牧業養殖的應用，傳感器、攝像頭及衛星等技數自動化設備在農業種植的應用、融合及普及必將使傳統農業變得更智慧，給農民的生活帶去翻天覆地的變化。醫院借助5G可以實現遠程醫療，智能手環可以實時監測病人的身體特征等等。物聯網在醫療領域的想象空間依舊很大。利用物聯網技術可以為風力發電機建立“健康檔案”，大力推進新能電樁建設等節能減排措施，對中國的經濟快速發展意義非凡。

5.智慧園區和智慧城市，通過物聯網技術促進園區內門禁、停車、安防等系統之間的相互融合，“信息孤島”等問題正因物聯網技術的提高被逐漸解決。安裝了傳感器的智能井蓋實時監測水位，經過改造的水、電、天然氣、熱表等可以遠程抄表，可架設5G基站和建龍設備的路燈等等，智慧城市的步伐正在逐步加快。

五、結束語

科技在不斷的發展，在不久的將來隨著5G通信技術的日趨成熟，以5G 技術為支持的物聯網應用會越來越多，越來越走入人類的生活，和每一個人息息相關。物聯網+5G技術將全人類帶入到智能生活中，帶給人更方便、更快捷、更安全、更舒適的全新生活。讓我們期待那一天的早日到來！關于物聯網的應用有無限的想象空間，這些想象也會隨著科技的不斷進步而被一一實現。

參? 考? 文? 獻

[1]方瑋.基于物聯網形勢下5G通信技術研究，[J]，通信電源技術，2021-1-10

[2]鹿瑋.基于物聯網時代的5G通信技術分析，[J]，冶金與材料，2020-10-15

[3]汪絳茗，李恩錦，陳旭芬.物聯網形勢下的5G通信技術應用，[J]，通訊世界，2018-3-21