5G 無線通信技術及對物聯網產業鏈發展的影響探究

陳 凱

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引 言

5G 是一種在網絡、傳輸等領域均具有創新的復合網絡技術，這種復合網絡技術能夠滿足不同應用場景的特定性能指標需求[1]。同時，5G 無線通信技術提供增強移動寬帶（enhanced Mobile Broadband，eMBB）、低時延高可靠通信（Ultra-Reliable Low-Latency Communications，URLLC）和大規模機器類型通信（Massive MachineType Communication，MMTC）這3 大業務場景。因此，5G 技術已經成為物聯網產業鏈發展的重要方向。二者融合發展、共同進步，能夠推動我國工業制造業等多個領域蓬勃發展。

1 5G 的3 大服務場景在物聯網產業鏈中的應用

1.1 個性化移動應用場景

科學技術發展的早期階段，數據業務實現了從2G 到3G，隨后再由3G 到4G。在數字化時代背景下，5G 無線通信技術的3 大應用場景分別發揮著不同作用。以eMBB 為例，其在現有移動寬帶業務場景的基礎上重視用戶體驗感，追求人與人之間極致的通信體驗，顯著改善網絡覆蓋以及用戶數據傳輸速率。從本質上來講，eMBB 可以視作為長期演進（Long Term Evolution，LTE）網絡架構的升級版，依托更為先進的調制與編碼策略，通過大規模密集型多輸入輸出天線陣列和特征基站為更多用戶提供高品質的數據傳輸以及數據共享服務。

從實踐角度來看，eMBB 在民用領域中能夠確保一個基站，可以同時為眾多用戶提供大容量內容的下載服務，并且在數據傳輸期間不會造成卡頓現象，能夠改善用戶體驗。現階段，該技術廣泛應用于虛擬現實以及增強現實領域，用戶通過佩戴虛擬現實設備在游戲或高清影視中能夠體驗身臨其境的感覺，并且不會因網絡卡頓現象影響視聽體驗效果。eMBB 在工業領域中主要負責圖像處理以及圖像采集。例如，工業工廠中，智能機器人對特定區域進行全生命周期監控和圖像采集的環節就用到了移動增強寬帶，能夠有效避免因網絡延遲導致智能機器人無法發揮監督管理作用。

以URLLC 為例，其具備高可靠性，低時延以及極高的可用性特征[2]。該應用場景主要涉及對精密度以及安全性較高的業務，如車聯網、數字孿生、遠程醫療業務。由于URLLC 具有低時延的特性，能夠有效發揮自動駕駛技術的應用價值，避免因網絡延遲出現系統誤判造成安全事故的發生。在5G 技術的支持下，醫療領域中的達芬奇腹腔鏡機器人能夠有效規避網絡延遲對手術安全產生的風險隱患影響，確保手術的順利進展。

MMTC 針對未來海量低功耗以及低帶寬要求不高的場景設計，可以稱為是窄帶物聯網的繼承者。窄帶物聯網與MMTC 之間能夠發揮互補作用，推動MMTC 與其長期融合發展。在2017 年—2019 年，窄帶物聯網技術得到快速發展，其單個模組成本由原有的100 元降低了80%以上。正因為低廉的成本特性，獲得了廣大用戶群體的支持，使得5G 基站建設擁有了龐大的市場。5G 無線通信技術的3 大應用場景如表1 所示。

表1 5G 無線通信技術3 大應用場景

1.2 無線安全與隱私

現階段，通過5G 接入承載的數據傳輸途徑都控制在各大運營商網絡當中，具有較高的網絡安全性能[3]。而藍牙Wi-Fi 等分布式的無線網絡通過網關接入運營商網絡，無線安全機制主要由用戶自身負責。運營商在網絡側通過虛擬化的形式對網絡資源進行切片，實現不同用戶之間的資源隔離和虛擬主機之間的用戶隔離。另外，通過統一的病毒查殺以及中心化防火墻，能夠從多個維度開展網絡安全管理工作，全面保障用戶數據信息的安全性。5G 技術與4G 技術的性能對比如表2 所示。

表2 5G 技術與4G 技術的性能對比

2 5G 無線通信技術對物聯網產業鏈發展積極影響

2.1 創新優化物聯網軟件應用

物聯網產業鏈在創新發展期間，依托5G 無線通信技術為自身發展提供了重要的數據支持[4]。在5G無線通信技術的應用下，能夠有效提高數據信息的傳輸效率，推動原有單一的通信方式朝著多元化方向發展。同時，各物聯網技術之間能夠實現有機融合，充分發揮互聯網產業鏈在智慧城市建設領域中的重要作用。現階段，我國各大城市依托5G 無線通信技術推動智慧化城市的建設，通過應用非獨立式框架能夠有效實現物聯網產業鏈與智慧城市之間的緊密銜接。未來，5G 無線通信技術與互聯網產業鏈在智慧城市建設領域中將會更加密切。移動通信技術演進業務如表3 所示。

表3 移動通信技術演進業務

2.2 拓寬物聯網應用領域

2016 年，我國5G 無線通信技術便呈現了商業化的特點，隨著社會經濟的高速發展，現階段我國眾多行業領域均與物聯網進行了有效融合，擴大了物聯網的應用領域[5]。例如，在大規模密集型多輸入輸出天線陣列的技術支持下，各大企業能夠有效提高信道估計精準性，有效避免了導頻污染對數據傳輸質量產生的不利影響。在致密組網技術的應用下，能夠進一步發揮網絡切片的重要作用。通過軟件定義網絡技術能夠有效提高5G 信息控制的精準性。例如，在智能家電應用以及智慧城市建設領域中，依托5G 技術有效實現網絡數據信息的精準感知，確保各類資源能夠得到充分的優化配置。同時，局域網內的信息傳播速率在5G 技術的支持下顯著提高，避免因通信問題導致其他終端信息接收受到影響。

2.3 促進物聯網硬件廠商發展

2017 年，毫米波技術進入現場測試環節，同時物聯網產業鏈的基礎框架進行了一系列的優化調整。在此期間，物聯網硬件廠商資源實現了有效拓寬。物聯網硬件廠商在5G 無線通信技術的影響下，獲得了更多的紅利，這一現象使得新興技術的發展及應用得到了更多的關注。例如，依托5G 無線通信技術的客戶端設備能夠持續開展審計工作，以便企業獲得國內外眾多投資合作機會。我國研究通信模塊傳感器的物聯網硬件廠商基于5G 無線通信技術能夠進一步實現企業經營發展目標，為硬件廠商未來發展提供源源不斷的動力。移動通信技術具體應用如表4 所示。

表4 移動通信技術具體應用

3 5G 無線通信技術對物聯網產業鏈發展消極影響

3.1 影響物聯網產業鏈安全性

雖然5G 無線通信技術對物聯網產業鏈的發展提供了重要技術支持，但是物聯網產業鏈在安全隱私方面依舊存在諸多問題。其主要原因是5G 無線通信技術正處于發展階段，相應的管理體系并不完善，依舊存在諸多網絡漏洞，可能會對物聯網產業鏈的安全性造成一定影響。以毫米波技術為例，雖然毫米波具有眾多技術優勢，但是其傳輸距離相對較短，在實際應用期間很可能出現數據丟失現象。另外，不同類型的信息加密技術以及尚未統一標準的數據接口會對物聯網產業鏈發展產生嚴重影響。

3.2 制約物聯網產業成本發展

物聯網中的節點數量眾多，甚至能夠達到上百億個，要想滿足物聯網產業鏈的健康發展，需要有海量的基礎設施作為支撐，但我國物聯網正處于發展階段，無論是設備讀寫環節還是電子標簽環節，都需要大量的資金支持。受到成本管控問題的影響，我國物聯網產業鏈發展規模一直難以實現大幅度的擴張。同時，5G 無線通信技術應用期間需要優化有關資源，并且做好低成本以及高性能物聯網基礎設施的開發。然而，現階段部分企業并沒有重視該環節，沒有實現對原有設備的集成化處理，不僅無法降低成本，而且難以實現網絡結構的持續性優化。

4 5G 無線通信技術與對物聯網產業鏈融合策略

從宏觀角度來看，雖然物聯網產業鏈與5G 無線通信技術融合受到了較大阻礙，但是在未來發展期間依舊存在較大的發展空間。因此，5G 無線通信技術應用期間，需要充分考慮互聯網產業鏈自身的優勢特點，以便更好地實現2 者融合發展。

首先，5G 無線通信技術應用前需要對地方物聯網產業鏈進行大量的調查研究，存在任何問題都需要第一時間進行解決，不可按照簡單的模式操作，以免出現較大的偏差現象。在方案研制過程中，需要堅持對5G無線通信技術的融合備案進行綜合分析，對5G 和互聯網產業鏈融合發展期間的動態因素進行靈活把控。

其次，需要調整地方物聯網產業鏈的部署。雖然5G 無線通信技術與互聯網產業鏈的融合是時代發展的必然趨勢，但需要從長期工作目標以及短期工作目標2 個維度出發進行綜合探究。如5G 無線通信技術正處于研發階段，而物聯網產業鏈的部署則需要結合地方的優劣勢進行綜合分析。

最后，以提高物聯網產業鏈的穩定性為導向，依托5G 無線通信技術調整互聯網產業鏈結構。對于物聯網產業鏈而言，需要充分結合當前市場需求以及社會需求變化，與5G 無線通信技術進行有機融合，加大對大數據分析方法的應用。

5 結 論

5G 技術的出現為物聯網產業鏈發展提供了更多的可能性，實現5G 技術與物聯網產業鏈的有機融合能夠構建全新的物聯網絡生態鏈，以便改變我國民眾的生活生產方式。各大企業需要加大資金投入，不斷重視2 者的融合發展，為我國經濟建設提供了源源不斷的動力。