探析基于物聯網下的5G通信工程技術應用

摘要：科學技術的發展和通信技術的進步，互聯網技術的應用和影響范圍越來越大，移動網絡、通信技術、物聯網技術等對人們的生產和生活產生了極大的影響，已經成為人們日常生活中必不可少的因素。近年來，隨著研究的不斷深入，網絡通信由原有的4G逐漸發展到5G，5G發展成為時代發展的必然趨勢。文章主要概述了物聯網形勢下5G通信工程技術的特征，就具體應用進行了分析。

關鍵詞：物聯網;5G;通信工程技術;應用

一、引言

計算機和互聯網的高速發展，推動著信息時代的到來，也叫數字化發展時代。在此背景下，信息傳遞不再掌握在少數人手里，人人都可以成為信息的傳遞者和接收者。物聯網的發展，可看作是連接萬物的互聯網，即“泛互聯網”，其與移動通信技術的融合發展，是信息時代的重要特征。5G技術的出現和發展，是對原有的4G技術的升級和補充，一定程度上彌補了傳統通信技術的不足，有效提升了信息傳播的速度，提升了資源利用率，擴大了信息技術的覆蓋面。現階對5G技術的研究力度加強，成為移動通信的主要項目和研究技術，在發展中得到了多個行業的支持，且對其研究不斷深入，主要是為了提升網絡傳播速度，進而促進物聯網的深入發展。

二、物聯網和5G技術概述

（一）物聯網

物聯網主要是借助無線通信技術、計算機技術和信息技術等，將互聯網和其他對象進行連接的網絡結構，且這一結構相互聯通，是一種泛互聯網的發展形勢[1]。從技術層面對物聯網進行分析，可以將其分為感知層、網絡層以及應用層，其發展的核心是互聯網，是在互聯網發展基礎上延伸出來的網絡，且用戶端也得到了大范圍的擴大和延伸，可實現任何人、任何物品等之間的信息交換[2]。物聯網借助智能技術、識別技術等通信感知等技術，進一步促進了網絡的融合，因此，物聯網也被稱作是信息產業發展改革的第三次浪潮，是信息社會發展的重要趨勢，借助互聯網等其他通信技術，可以通過新的方式將智能機器、傳感器、人員等聯系起來，形成人與物、物與物之間的連接，最終實現信息化和智能化的網絡。因此，物聯網可看作是互聯網的進一步延伸和發展，其包含了互聯網中的所有的信息資源，且物聯網中的設備、資源等更具個性化特點。

（二）5G通信技術

在4G技術研究和深入發展的基礎上誕生了5G技術，其數據運行速率更高，且延時性較小，耗能相對較低，促進了網絡的深入發展，在高連通性背景下，多個通信頻段有效保持了穩定性，大大提升了用戶的流量數據，也對網絡空間的靈活性進行了調整。5G通信工程技術的應用和發展，進一步促進了泛互聯網技術內涵的深入，也帶動了經濟社會的進一步發展[3]。數字化發展時代，信息化和數據化對人們的生產和生活產生了直接的影響，在此過程中，網絡承載著更多的社會責任，5G能有效降低能源消耗，提升信息傳輸效率，穩定性更強，與傳統的通信技術相比，其具有以下幾個方面的特點。

其一，聯網設備數量多。5G通信工程技術應用中，其海量的機器類通信是主要特點，有效彌補了傳統通信缺陷。在應用中，數據量的增加也給移動網絡應用帶來了巨大的壓力和挑戰，常常出現網絡卡頓和數據傳輸慢的問題，且數據傳輸不穩定等，影響到人們的辦公和生活。5G通信技術的信息承載量較大，即使在網絡相對擁堵的情況下也不會輕易出現卡頓，且聯網設備較多，相關的網絡覆蓋面積也會隨之增加，從而有效保證了網絡傳輸的穩定性[4]。應用過程中，除了聯網設備更多，也能降低運行的成本，提升整體的網絡技術應用效果。

其二，移動帶寬功能更強。與4G相比，5G通信技術更具有峰值速率方面的優勢，當前技術服務中，5G通信技術為用戶辦理業務等提供了平臺，可直接通過互聯網辦理，而不需要到線下業務點，極大地給人們提供了便利。同時，很多信息系統中也應用5G通信技術，如應急類、工業類、醫療類等，出現網絡延遲的頻率大大減少，提升了發展的可靠性[5]。

（三）物聯網與5G通信技術

首先，可實現高頻段傳輸。物聯網發展背景下，行業為了進一步發展，對網絡數據傳播的依賴性較大，網絡穩定、高速率傳播成為影響物聯網進一步發展的重要影響因素，如常見的網絡通信系統頻段主要是在3GHz范圍內，能滿足人們日常網絡的基本需求，但如果是海量的傳播和大數據傳輸等，數據需求逐漸保證，這種情況下會出現資源不足，無法滿足網絡頻段的需求，也影響到網絡用戶的體驗，5G技術是一種高頻段的傳播，其帶寬是現有傳輸的12倍，且傳輸主要是毫米波的形式，相對于微波的尺寸更小，可以將對應的設備產品尺寸設計更小，減少材料消耗。其次，網絡密集化。人們工作和生活中對移動終端設備的依賴程度越來越高，移動端網絡數據的需求越來越大，無線網絡通信逐漸多元化，當前網絡使用多呈現出聚集性的方式和特點，為確保安全性和穩定性，借助密集化的網絡技術，才能確保數據流量的需求，5G技術數據流量可有效提升數據傳輸的容量，擴大整體覆蓋面積，從而使得網絡使用更具靈活性[6]。最后，智能化。現代化的發展與通信技術有密切的聯系，物聯網的發展，也是順應通信技術多元化服務和發展的方向的重要表現，伴隨而來的是更多的數據使用方面的需求。5G通信工程技術可以看作是一個極端平臺，其依賴于數量較多的服務器設備，且有較高的數據信息處理能力，能有效收集和分析數據，根據數據特點進行分類，對5G網絡發展來說，根據不同形態的終端及基站，有效實現不同的業務，根據客戶實際需求選擇合適的頻段，給用戶應用提供更加多樣化的選擇，但具體應用中，要實現相對復雜的業務，仍需要考慮設備自身的智能化水平，智能設備能在具體的環境中更精確地實現信息識別等，因此，5G技術與物聯網的發展，其關鍵技術中也包括了智能化技術的應用。

三、5G通信工程技術的優勢分析

（一）智能化水平較高

機器制造、智能化等深入發展在各行業都得到了一定程度的應用，移動技術、通信工程技術的發展也需要順應這一發展形勢。而5G通信技術的應用，可以為相關智能設備及技術提供支持，更有效地滿足用戶多樣化的需求，從而不斷擴大通信技術的應用范圍。與此同時，5G通信工程技術的覆蓋面不斷擴大，且靈活性和適應性更強，在網絡構建時，能在有效成本控制的同時，實現能源消耗的目標，推進可持續發展。

（二）具有較高的效率

移動通信技術的應用，本身是為了方便人們的生產和生活，其自身的使用效率會對技術的應用效果產生很大的影響。5G通信工程技術與其他無線網技術、移動終端技術等結合，能建立相對完善的通信網絡，其整體效率遠高于其他技術[7]。

（三）具有較高的傳輸質量

經濟社會的發展和技術的進步，人們對通信質量的要求越來越高，除了廣闊的覆蓋范圍和效率，對數據的整體傳播質量和安全也有了一定的要求，5G通信技術本身的傳播效率、安全性和時效性等都要優于4G通信技術，未來發展中，能更好地滿足用戶對數據信息安全性和整體質量的要求。

四、物聯網下5G通信工程技術應用中的關鍵技術

（一）全頻段技術的應用

在4G通信技術下，網絡技術的實際應用中，主要的頻段是3GHz，存在頻譜資源不足的現象，要更好地處理這一問題，促進網絡技術應用水平的提升，必須借助高頻段技術。5G通信工程技術則采用的是全頻段技術，在應用中可以很好地處理頻譜資源問題，也能提升整體系統的容量和信息傳播的速度，現階段全頻段技術仍處于研究和探索的階段，其全頻段范圍一般在6-100 GHz之間，已經遠大于4G通信技術下的技術頻段，且全頻段技術的應用，對設備的體積要求更小，能使天線等設備更加微型化，提升天線的增益。

（二）NFV/DN技術的應用

5G通信工程技術的發展，是以軟件定義網絡、網絡功能虛擬化等為基礎的，在其發展過程中，為進一步提升整體的效果，需要不斷對技術加以擴展，對包括云計算、大數據技術、移動互聯網等進行綜合研究，而云計算服務等大大提升了5G通信工程技術的安全性，也在很大程度上幫助5G通信工程技術應用中制定更加科學的計劃，實現通信工程技術應用中更好地實現軟件化、虛擬化，這對促進5G通信工程技術的深入發展和應用起著至關重要的作用。在此過程中，DN、NFV兩項技術是關鍵和基礎，能創造控制層、管理層等，對通信網絡的管理模式進行了簡化，也能確保系統實現自動調節控制，這樣也節省了人工操作的煩瑣和可能帶來的誤差，從而不斷優化網絡系統，提升系統的智能化水平。5G通信工程技術與這些技術的有效融合，建立虛擬化的網絡結構，從而滿足多行業對網絡的實際需求[8]。

（三）密集網絡技術的應用

相對比4G通信技術來講，5G通信工程技術所提供的流量是其數千倍，可以將5G通信工程技術看作是多種接入技術的有效融合，且技術的覆蓋面相對較小，要實現更小的分割，在理論和實踐上都很難實現，針對這種問題，可以借助密集網絡技術，一方面可以在宏基站外部增設較大數量的天線，從而對外部空間進行不斷地擴大，最終實現增加系統容量的目的，也能更好地提升系統的靈活性。同時，還可以選擇在室內環境下搭建密集的網絡，確保相鄰節點連接的準確性和快速性。

五、物聯網下5G通信工程技術的融合應用探討

泛互聯網發展背景下，為實現物聯網發展需求，其主要是對5G通信工程技術加以研究，其網絡設計更加廣泛。現階段，5G通信工程技術在我國得到了一定程度的推廣和應用，且取得了一定的成效。在推進技術進步和社會發展方面起著不容忽視的作用。

（一）遠程醫療治療中的應用

借助5G通信工程技術，將其與物聯網技術，現代醫療技術等有效融合，縮減醫生和患者的距離，從而實現跨空間的診斷和治療。如在2019年，華為聯合聯通、福建醫科大等機構，最終通過5G遠程手術，借助高清的畫面，流暢的信號傳輸，對遠在40公里外的機器人進行遠程控制，進行了肝小葉切除的試驗，手術取得了順利[9]。將醫療技術與5G通信工程技術、遠程控制技術等有效結合，能有效降低醫療成本，在醫學領域的研究中具有重要的現實意義。

（二）在虛擬現實無人機領域的應用

4G技術只能滿足一般無人機數據傳輸的要求，但對于高級無人機，仍需要借助5G通信工程技術。借助5G通信技術，給無人機領域的發展帶來了新的變化，可以實現實時超高清的圖片傳輸，數據處理，并能實現遠程低延時控制等。雖然目前此項技術仍處于探索和初步發展階段，但在實際應用中仍然發揮了不小的作用。一是物流運輸。通過無人機遙控，控制其駕駛和自動飛行，從而將物流包裹運輸到指定的目的地，這樣也能避免交通堵塞和地形條件等導致包裹傳送較慢的問題，大大提升了傳輸的效率。二是直播視頻。在無人機上安裝全景鏡頭，實現對視頻的捕獲和拼接等，借助5G通信工程技術，將所獲得的畫面和視頻傳輸給不同用戶，且用戶也可以在移動終端體驗不同的場景。三是地理勘察。借助5G通信工程技術，將周邊環境勘察所得的信息和數據生成實時的地圖，在不同的應用場景下實時數據的挖掘，數據環境的采集和地圖的生成，能應用在不同的環境和場合，其主要是基于地圖模型深入挖掘數據，從而彌補傳統測量測繪手段的不足，如在城市規劃發展，教育教學及科學研究等領域能提供很大的幫助。四是基礎巡檢中的應用。無人機的靈活性較強，具有較高的安全性，且受到自然環境、地形等影響較小，應用中具有較強的優勢，將其與5G通信工程技術融合，可以應用在建筑外墻監測、基站檢測、河流勘察等多方面，有效減少人工成本，也能確保巡檢數據的安全性。

（三）在無人駕駛領域中的應用

為了不斷提升5G通信工程技術在多個領域的深入應用效果，提升數據應用和產業能力，將5G通信工程技術與人工智能、計算機、統計技術、智能制造技術、移動互聯網技術有效結合，是泛互聯網時代發展的重要特點，也是互聯網與大數據實現有效連接的關鍵技術。同時，將5G通信工程技術中的AI技術、大數據技術相結合，不斷完善運行系統和運行機制，極大程度地提升了社會生產力。在智能駕駛領域中，無人駕駛的研究也在不斷深入，5G通信工程技術有較強的傳感器設備，高清攝像頭等，通過激光雷達、傳感器等配合，可以將人工智能與傳感器數據、視覺反饋加以結合，從而為無人駕駛汽車的研究提供可能。

此外，5G通信工程技術研究中，智能化技術是其中的關鍵技術，可以根據互聯網的發展現狀，從而提供不斷變化的多樣化的服務，將龐大復雜的數據量上傳到網絡終端，在此過程中，新網絡云計算平臺主要承擔傳輸任務，可以說，5G通信工程技術已經達到了新的智能化的運營和發展的標準，能更好地滿足物聯網發展趨勢的要求，在生活和經濟發展中都起著重要的作用。

六、結束語

綜上所述，5G通信工程技術的應用和發展，能實現將世界萬物進行連接，使人們的生產和生活更加智能化，對交通、醫療、教育等都產生了很大的影響。同時，人工智能、智能制造、無人駕駛、遠程醫療診斷等也會在5G通信工程技術的影響下發生變化，因此，物聯網背景下必須重視對5G通信工程技術及其應用的研究。

作者單位：汪小琦" nbsp; 蘭州資源環境職業技術大學

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