論述物聯網形勢下的5G通信技術應用

【摘要】? ? 近年來，信息時代基于計算機、數據電子為媒介，結合人和事物，以“梅特卡夫定律為主要觀點，旨在描繪人和數據、互聯網的相關性和價值性。羅伯特·梅特卡夫認為，網絡的價值與聯網的用戶數的平方呈正比，用戶數與網絡價值的增長的平方成比例。這意味著網絡效應正以前所未見的指數級增長沁入人們的生活，向世界展現“萬物互聯”的概念。“萬物互聯”向我們展現一個高度智能化的生活場景模式——想象一下，人臉識別，機器人管家，AI智能虛擬場景構建，這些科技大片中呈現的場景。現如今，在泛互聯網發展的背景下，5G通信技術作為“萬物互聯”的核心必將不斷迭代。基于此，筆者分析了5G通信技術在物聯網背景下的優勢、具體應用。這將有助于發揮5G技術在物聯網中的優勢，為人們的生產帶來更多便利。并提出物聯網形勢下的5G通信技術的發展前景分析，將云計算技術、大數據計算技術與物聯網連接技術相結合，可以利用5G物聯網云計算方式，讓整個社會的運行更加智能化、便捷化，以此實現萬物互聯的時代趨勢。

【關鍵詞】? ? 物聯網? ? 5G通信技術? ? 網絡安全? ? 發展

引言：

當前，經濟全球化、市場經濟的快速融合，使得信息技術、通信技術為物聯網創造了技術條件。技術條件的局限性使得物聯網難以達到預期的效果，5G通信技術、物聯網正處于早期發展階段，要在網絡環境中獲得技術優勢還有很長的路要走。

一、物聯網

（一）技術架構

物聯網可分為感知、網絡和應用。基于互聯網的網絡延伸，物聯網的用戶和信息交換延伸通信網絡，構建成事物和事物、事物與人物、人物與數據的組合。進一步細化可知，通過智能感知、識別技術、分布式計算等通信識別技術，物聯網利用局域網，連接傳感器和控制器，兼容所有應用，包括互聯網上的所有資源，實現人與物、物與物連接。

（二）物聯網內核

物聯網是技術進步的產物，通過建立物與物之間的聯系，以互聯網為基礎來發展、完善信息，可以有效地實現各種信息交流。在物聯網中，人們將電子標簽應用到各種物理對象上，電子標簽包含了基本信息。物聯網是當今各領域發展的重要方向，對促進經濟發展、提高人民生活水平具有重要的促進價值。計算機網絡系統的逐步完善為物聯網的發展創造了良好的條件，5G通信技術在物聯網中的應用，必將帶動物聯網更快的發展。

通過上述所表述的，實現人與物、物與物連接，物聯網實現各種信息交換，完善互聯網現有信息，是技術進步的產物之一。物聯網在各個領域的發展方向不同。例如，將電子標簽應用到各種物理對象上，將物與物之間通過數據進行傳導。

計算機網絡系統的構建為物聯網的發展構造有利條件，逐步完善、創造5G通信技術在物聯網中的應用，可促進經濟發展，提高人民生活水平，必將帶動物聯網的更快發展。

二、5G 通信技術

（一）5G 通信技術概念

5G通信技術是一種低網絡時延、低功耗、高數據速率的移動通信，伴隨國家對5G通信技術的研究力度，該技術的應用、傳播滲透進各行各業，未來該技術應用必將加速信息化，這也致使通信技術在高強度的發展中持續性推動。

（二）5G 通信技術特征

1.數據流量增長

在生產生活領域，網絡成為越來越重要的元素之一，因此需要更先進的移動通信技術來維持正常的生活活動，實現信息的高效傳輸。5G通信技術增加了信息傳輸容量，數量流量也顯著升高。

2.聯網設備數量擴大

5G通信技術鏈接聯網設備，使設備的應用在網絡和通信工程中發揮著重要作用。因此，信息傳輸的速度和質量、網絡覆蓋范圍都與設備數量息息相關。假設設備數量較少，網絡范圍相對有限，5G通信技術就會受阻，無法確保網絡的穩定性。

3.峰值速率升高

5G通信在4G技術的基礎上提升了速度、峰值。在網絡傳輸中，5G通信技術的峰值速度優勢明顯，4G傳輸速度最高可達600Mbps，5G通信技術可達4G最高速度的10倍，[2]保證了信息傳輸的及時性。

三、基于物聯網形式下 5G 通信技術的應用

（一）SDN/NFV技術

在某種程度上，5G通信技術可以幫助建立相應的發展規劃。軟件、虛擬化的實現對5G通信技術的發展起到了非常重要的作用。 SDN、NFV是5G通信技術的基礎，可以有效地創建控制層、管理層、應用層。在一定程度上，簡化通信網絡的管理模式，實現多層次、多規模的自動調整，從而可以省去人工操作步驟，不斷優化網絡系統，充分融合5G通信技術、SDN、NFV技術，可以以某種方式提高無線信號覆蓋性能。構建虛擬網絡結構，這種虛擬網絡結構可以很好地滿足網絡各行各業的要求。[3]

（二）遠程醫療治療及手術

5G通信技術+物聯網的形式，融合時間、空間維度，是的距離不再是跨度。在醫療科技中，應用該技術，拉近了醫患之間的距離。

福建醫科大學孟超肝膽醫院通過高清圖片、信號傳輸、機器人手術鉗遙控、電刀等手段，遠程控制在50公里外的機器人手術鉗切除豬肝小葉。同年3月16日，中國人民解放軍總醫院海南醫院成功完成韓國首例5G遠程人體手術——帕金森病“腦起搏器”移植。凌志培主任在5G移動網絡的指導下進行心臟起搏器植入手術。凌主任說“這是一次異常的跨區域手術、指導。信息技術、醫療保健技術幫助患者降低醫療保健成本，在醫學領域意義非凡。”這是華為與中國聯通福建分公司、福建醫科大學、蘇州康多機器人有限公司合作應用5G5G通信技術的成功案例。

（三）全頻段技術

5G通信技術核心取決于全頻段，全頻段可有效解決頻譜資源。在5G通信技術中利用全頻段，整個網絡系統的傳輸效率將提高。目前，全頻段技術發展還不成熟，但未來技術發展空間巨大。

（四）虛擬現實無人機

基于5G技術，為物聯網無人機提供實時超高清視頻傳輸、遠程低時延控制、大容量數據處理等非常重要的功能。

1.在線直播

全景攝像頭完成視頻流的采集、拼接、處理，5G網絡下行傳輸給用戶可以隨時隨地通過終端感受情景變化。

2.遠程配送

低空無人機可以通過遙控、自動飛行將包裹（小貨物）自動運送到目的地，避免交通擁堵，消除地形干擾，提高交付效率。

3.農林植保

無人機的負載實現植保機械化，5G網絡的結合，實現無人機與數據中心之間的數據交換。云平臺對負載采集的實時數據進行分析，支持數據中心實現遠程操作。

4.智能交通

智能交通運營商模式將改變出行市場格局和出行方式，讓每個人的出行安全、便捷、高效、經濟、綠色。

受益于創新的有利政策環境，自動駕駛出租車、公交車、無人駕駛出租車等自動駕駛汽車已經開始走進普通人的日常生活。例如，百度已經為北京、上海、廣州、深圳、重慶、長沙、常州、陽泉8個城市的市民提供了自主出行服務，北京、重慶、陽泉已正式開始充電運營，接待旅客超過50萬人次。去年第四季度，自主出行服務平臺蘿卜快跑訂購了約21.3萬名乘客，幾乎是上一季度的兩倍。

百度董事長兼首席執行官李彥宏表示，智能交通基礎設施的部署正在適度推進，利用5G的遠程控制優勢，通過車路協同，提高運輸效率和安全性，推動汽車產業向智能化、網聯化轉型升級。

四、物聯網形勢下5G通信技術應用發展趨勢

（一）優勢分析

5G通信技術之所以受到世界各國的高度重視，并投入大量精力、資源進行研究，是因為其是物聯網技術發展不可或缺的重要優勢。首先，5G通信技術比4G通信技術具有更高的信號質量，網絡信息可以高速傳輸，信息傳輸時延可以大大降低。其次，5G通信技術信息存儲量大，可以保證數據信息的長期存儲、備份。由于5G通信技術在物聯網背景下的諸多優勢，智能設備將不斷與時俱進，成為物聯網技術發展的主要推動力。

（二）面臨的挑戰

當前現狀下，5G通信技術的發展仍然面臨諸多挑戰。其中，通信速度由所使用的頻譜決定，頻譜資源豐富的毫米波研究尚不完善，5G通信技術速度有待提高。此外，物聯網時代的人們對計算機帶寬的要求越來越高，但難度、高投入也增加了使用5G寬帶的成本。因此，如何解決低成本寬帶，成為不得不正面面對的問題之一。 5G通信技術融入物聯網面臨的挑戰是多種多樣的，需要政府、相關部門給予足夠的重視。

五、基于5G的物聯網前景展望

（一）5G+物聯網的融合

1. 5G物聯網——快速性

現在的物聯網技術之所以慢，主要是通過wifi/zigBee入網，所以如果連接太多或者要傳輸的數據太大，就會出現數據處理能力擁塞、延遲現象，網絡容量不足的情況。識別層的信息數據不能被應用層、管理者端有效地獲取。例如，在物聯網中使用傳統物聯網時，網絡中的高延遲問題會阻礙車輛的攝像頭、雷達等設備及時傳輸、解讀信息。這增加了發生不利于車輛運行的交通事故的可能性。在基于5G的物聯網應用中，由于Massive? MIMO技術在5G網絡中的優越性，形成的天線陣列極大滿足很多設備使用，并且D2D技術也可以在該陣列中使用。在這個陣列中，D2D技術可以短距離直接連接，當智能終端設備產生傳感數據信息時，數據可以與5G連接，直接發送到用戶的設備，提供實時通知以優化用戶服務并預判信息。

2. 5G物聯網——便捷性

5G通信技術具有便捷優勢，技術的演進、普及，智能電子設備的研發、應用將為物聯網提供發展平臺。優化物聯網發展格局，為物聯網發展提供良好契機。 5G通信技術的普及，將使通信設備更加輕便、便攜，讓人們隨時隨地通過技術操作，方便了人們的工作、生活。例如，在日常線路規劃時，用戶攜帶的5G設備直連時，無需改變現有布線方案，有效防止繞遠路，節省了大量時間成本。還比如，在對過去建造的大樓進行優化時，無需在改造過程中破壞現有的布線、裝飾，即可利用5G通信技術合理規劃最優方案。

3. 5G物聯網——經濟性

在5G網絡建設使得物聯網設備與5G手機直接相連，基站讓兩者之間的連接速度更快，有效減少網絡層設備，實現降低成本的目標。例如，我們日常生活中使用的許多路由器、交換機等網絡層設備都不再采用這項技術，這降低了相關網絡層設備的成本，使其更加經濟。總的來說，基于5G網絡的物聯網將在實際應用中展現出強大的生命力，兩者的共同發展將為現代生活提供更便捷的體驗。在設備連接數方面，可連接5G網絡的設備數量將大幅增加，充分滿足當前各領域、各行業、各人的需求，物聯網也將變得越來越快。 基于5G的物聯網應用中，物聯網的架構將越來越完善，未來隨著不斷優化，物聯網在運行速度、安全性、經濟性方面將得到快速發展。當未來5G網絡更加成熟、普及時，將商業化結合物聯網產品，制定最適合未來物聯網發展的運營方案。在城市城區、老區、偏遠農村地區，通過各種針對性的解決方案，推廣5G網絡，建設合理、正確網絡通信規則，全面提升人民生活質量，為社會做貢獻。更明顯的是，網絡運營商提供物聯網保障用戶體驗的同時，也展示了基于5G網絡帶來巨大收益、成果。

（二）發展戰略

為了不斷提升上述數據的產業能力和應用成果，廣義人工智能結合了統計、計算、優化等多學科交叉技術，成為連接互聯網和大數據的紐帶。如今，互聯網大數據的應用取得了長足的進步。在用戶上網行為數據采集、用戶購物偏好和個性特征分析、產品精準展示、視頻推薦、廣告推送等方面的應用還處于起步階段。廣電行業大數據的發展受到雙向網絡轉換、云平臺建設等諸多客觀因素的制約，隨著這些制約因素逐漸消失，大數據必將得到廣泛應用。[6]以智能駕駛領域的無人駕駛汽車為例。憑借其強大的全球傳感器設備、算力架構、車輛和機器優化，33個傳感器、激光雷達組和11個高清攝像頭，通過人工智能結合傳感器數據、無限感知結論和機器視覺反饋。

智能技術是5G通信技術應用中非常重要的一項技術，根據互聯網狀況的不斷變化提供各種服務，向網絡終端上傳海量復雜的數據。 5G通信技術的云計算平臺可承受一系列傳輸。云計算并不是目的，而是借用云計算的概念、思想和方法，通過虛擬化、自動化和標準化，將現有的技術系統，正在開發的系統集成，為整合提供技術便利。云平臺建設是一個漸進的過程，隨著云平臺規模的不斷擴大，現有的全站網絡業務將逐步向云平臺過渡。

基于物聯網發展，已經達到并提供了一種全新的智能運營標準，滿足物聯網發展。為了實現遠程控制，基于物聯網的云平臺解決方案，提供了將模塊連接到現有控制器的設計流程，并制定了控制器與控制器之間的串行通信協議。對此，無論是物聯網云平臺建設，還是5G通信技術無論在生活中還是在經濟發展中都發揮著重要的作用。

六、結束語

與此同時，我國市場需求不斷變化，物聯網技術發展面臨機遇和挑戰。5G通信技術的出現，對當前物聯網形勢下通信網絡的發展和發展產生了深遠的影響。因此，各國應重視物聯網技術與5G通信技術的相互融合，互補優勢和劣勢，實現國民經濟和科技的平穩較快發展，向各個領域進展。通過了解和掌握5G通信技術和物聯網的引入和發展的相關知識，理性看待5G通信技術在物聯網應用發展面臨的優勢和挑戰。

作者單位：楊蓓? ? 中移鐵通有限公司上海分公司

參? 考? 文? 獻

[1]陳文偉，朱玉坤，張寧池，等.面向能源互聯網的 5G 關鍵技術及應用場景研究[J].電力信息與通信技術，2021，19（08）： 83-90.

[2]王雪蕾.《互聯網+時代浙江省物聯網大數據應用技術發展前景及社會價值的實證研究》課題研究報告[J].河南科技，2015，22（04）：85—86.

[3]李冬梅，王嵩，隋東.物聯網技術下智能快遞柜的應用[J].現代計算機，2017（10）：67-71.

[4]李雨樵.物聯網在智能家居中的應用[J].信息記錄材料，2018（02）：121-122.

[5]陳文偉，朱玉坤，張寧池等.面向能源互聯網的 5G 關鍵技術及應用場景研究[J].電力信息與通信技術，2021，19（08）： 83-90.

[6]王鄭.從技術角度看媒體融合[J].視聽， 2016（04）：2-4.

[7]曾劍秋，毛瑛倩. 5G技術演進及其行業應用前景[J].高科技與產業化， 2017（10）：4.

[8]于海燕.物聯網形勢下的5G通信技術應用探討[J].產業與科技論壇，2022，21（01）：30-31.

[9]馮文革，雷軍麗，張玉嬌.基于物聯網形勢下的5G通信技術應用探索[J].數字技術與應用，2021，39（11）：82-84.

[10]石建. 面向5G的移動通信技術及其優化研究[D].天津大學，2017.