范宇

摘要：進(jìn)入新時(shí)期后，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)日趨成熟，顯著推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也促進(jìn)了通信技術(shù)的革新。就目前來(lái)講，還沒(méi)有廣泛應(yīng)用5G通信技術(shù)，但其因具有一系列的優(yōu)勢(shì)，因此發(fā)展?jié)摿薮?。在物?lián)網(wǎng)發(fā)展背景下，5G通信技術(shù)發(fā)揮著十分重要的作用，必將獲得進(jìn)一步的發(fā)展。本文簡(jiǎn)要分析了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下5G通信技術(shù)的核心技術(shù)與應(yīng)用，希望能夠提供一些有價(jià)值的參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);5G通信技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）13-0054-03

通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)。相較于現(xiàn)階段的4G通信技術(shù)，5G通信技術(shù)具有更高的傳輸速度和穩(wěn)定性。5G通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，將會(huì)連通更多的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋面積進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)延遲也會(huì)得到進(jìn)一步降低，這樣物聯(lián)網(wǎng)的安全性、可靠性也會(huì)得到顯著增強(qiáng)。通過(guò)集成物聯(lián)網(wǎng)與先進(jìn)的5G通信技術(shù)，可以將更好的應(yīng)用體驗(yàn)提供給用戶。

1物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)作為新興的信息產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，城市安全、智能交通、工業(yè)生產(chǎn)等諸多行業(yè)都有物聯(lián)網(wǎng)的身影。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以進(jìn)一步優(yōu)化人們的生活和工作。具體來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)指的是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，充分結(jié)合物品和互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)信息交換、通訊過(guò)程，智能化識(shí)別、定位、追蹤等功能可以順利實(shí)現(xiàn)。通常情況下，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以劃分為三個(gè)組成部分，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。感知層直接連接著物體與設(shè)備，其發(fā)揮著物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)功能，采集與感知數(shù)據(jù)信息。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是傳輸數(shù)據(jù)信息，需要保證網(wǎng)絡(luò)層具有完善的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用層則可以結(jié)合多樣化的需求，進(jìn)行必要的調(diào)整，對(duì)采集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便有效實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的各項(xiàng)功能。

1.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段在人們工作生活中已經(jīng)廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，各個(gè)行業(yè)的差異化需求得到了充分滿足。但目前4G通信技術(shù)具有一定的缺陷，如不具備較高的容量和速率，在很大程度上阻礙到了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這樣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入應(yīng)用就難以充分實(shí)現(xiàn)。由此可以得知，僅依靠現(xiàn)階段的4G技術(shù)難以推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，需要深入革新通信技術(shù)，加快發(fā)展先進(jìn)的5G通信技術(shù)。

2 5G通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 5G通信技術(shù)概述

本項(xiàng)技術(shù)是基于4G通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，一般可以從無(wú)線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩個(gè)層面進(jìn)行劃分。其中，MIMO技術(shù)、編碼技術(shù)等都屬于無(wú)線技術(shù)的范疇;切片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)技術(shù)等則屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的范疇。

2.2 5G通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，全球各個(gè)國(guó)家都十分重視5G通信技術(shù)，進(jìn)行了深入的研發(fā)。我國(guó)經(jīng)過(guò)多年努力，目前5G通信技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。相較于4G通信技術(shù)，5G通信技術(shù)具有更高的通信速率、更大的通信容量，且進(jìn)一步降低了通信延時(shí)。一般來(lái)講，5G通信技術(shù)具有10Gbps左右的通信速率，達(dá)到了數(shù)十倍的增長(zhǎng)。5G通信技術(shù)只有10ms以內(nèi)的通信延時(shí)，甚至能夠達(dá)到lms左右的延時(shí)。這些特征，促使5G通信技術(shù)將會(huì)逐步取代現(xiàn)階段的4G通信技術(shù)。就目前來(lái)講，在智能設(shè)備上已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用5G通信技術(shù)，包括平板電腦、智能手機(jī)等。如果能夠深入結(jié)合5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那么將會(huì)進(jìn)一步革新ICT技術(shù)。

3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下的5G通信技術(shù)

3.1 5G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

和傳統(tǒng)3G、4G技術(shù)相比，5G通信技術(shù)具有較大的優(yōu)勢(shì)。第一，顯著提升了數(shù)據(jù)流量。移動(dòng)通信技術(shù)日趨成熟，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了更大和更加多樣化的需求，服務(wù)、應(yīng)用數(shù)量的豐富，顯著增長(zhǎng)了流量消耗，這樣移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷將會(huì)進(jìn)一步加大，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性受到很大程度的影響，很容易有中斷等問(wèn)題出現(xiàn)。而5G技術(shù)則可以將更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供給人們，這些龐大的數(shù)據(jù)流量能夠被有效承載。在任何情況下，信息傳送量都可以得到充足的保障。第二，顯著增加了聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。眾所周知，信息傳送速度會(huì)直接受到互聯(lián)網(wǎng)接人設(shè)備數(shù)量的影響。一般情況下，增加聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量之后，就會(huì)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。而如果能夠應(yīng)用5G通信技術(shù)，將會(huì)大幅度增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量，從而增加網(wǎng)絡(luò)單位的覆蓋面積，這樣網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性、高效性將會(huì)得到有效增強(qiáng)。第三，顯著提升數(shù)據(jù)速率。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，4G通信技術(shù)下，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)只有每秒1Gbit以下的峰值速率，而通過(guò)應(yīng)用5G通信技術(shù)，則可以數(shù)十倍的提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行峰值速率，這樣將可以顯著滿足用戶的信息傳輸需求。此外，針對(duì)部分用戶的特殊需求，還可以進(jìn)一步提升信息傳送速率。第四，較高的可靠性。目前通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，承擔(dān)著十分重要的社會(huì)功能。網(wǎng)絡(luò)延遲的存在，會(huì)消耗掉大量的資源。而5G通信技術(shù)則可以促使網(wǎng)絡(luò)延遲得到有效縮減，這樣不僅資源消耗問(wèn)題得到了一定程度的緩解，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠性也可以得到顯著的增強(qiáng)。特別是部分業(yè)務(wù)領(lǐng)域，與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)，甚至可以得到100%的網(wǎng)絡(luò)可靠性。第五，較高的頻譜利用率。在5G通信時(shí)代下，將會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，人們也將會(huì)享受到更加豐富和多樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。同時(shí)，因?yàn)榫哂懈嗟穆?lián)網(wǎng)設(shè)備，也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積。這樣就顯著提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的適用頻率，要求更高的頻譜技術(shù)。而5G通信技術(shù)則可以有效滿足這個(gè)需求。最后，較強(qiáng)的綠色性和環(huán)保性?？沙掷m(xù)發(fā)展理念已經(jīng)深入人心，要求在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中逐步滲透和實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念。而5G通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提升網(wǎng)絡(luò)能耗效率。資源條件相同的前提下，創(chuàng)造出來(lái)的效益得到了顯著擴(kuò)大。

3.2 5G通信技術(shù)的核心技術(shù)

第一，高頻段傳輸技術(shù)。研究得知，目前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通常采用3GHz以內(nèi)的頻段，這樣人們的日常使用需求即便能夠得到滿足，但特殊情況下，比如大規(guī)模線上活動(dòng)時(shí)，卻很容易缺乏足夠的頻譜資源，網(wǎng)絡(luò)擁擠程度大大增強(qiáng)，導(dǎo)致用戶的正常使用需求得不到滿足。為了解決這個(gè)問(wèn)題，5G通信技術(shù)深入開(kāi)發(fā)了高頻段，將毫米波技術(shù)引入了進(jìn)來(lái)。本項(xiàng)技術(shù)具有較小的設(shè)備體積，較快的短距離通信速度。但毫米波只有較弱的穿透力，外部因素很容易干擾到其穿透力。因此，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，需要進(jìn)一步創(chuàng)新研發(fā)射頻器件設(shè)備。

第二，多段線傳輸技術(shù)。天線會(huì)直接影響到網(wǎng)絡(luò)信息的傳播，5G通信技術(shù)將多天線技術(shù)應(yīng)用過(guò)來(lái)，其顯著優(yōu)于過(guò)去的二維技術(shù)和三維技術(shù)。且因?yàn)樯?jí)優(yōu)化了其硬件設(shè)備，在很大程度上提高了頻譜的利用率。此外，通頻全雙工技術(shù)也是5G的一項(xiàng)核心技術(shù)，其能夠在同一物理信道上同步傳輸不同方向的信號(hào)，在信號(hào)發(fā)射的過(guò)程中，信號(hào)的接收也不會(huì)受到影響。本項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，主要原因就在于合理設(shè)置了通信雙工節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致發(fā)射信號(hào)自身的干擾遭到了消除。

第三，設(shè)備直接通信技術(shù)。眾所周知，龐大數(shù)量的固定站點(diǎn)是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基本組成，每一個(gè)基站都會(huì)覆蓋一定的面積，所有基站的覆蓋面積即為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。基站具有固定的位置，無(wú)法移動(dòng)，這樣就會(huì)在一定程度上限制到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。人們要想連接網(wǎng)絡(luò)，就需要保證自己所處區(qū)域?yàn)榛靖采w。這樣為了降低建設(shè)成本，減小建設(shè)難度，就會(huì)有較少的基礎(chǔ)存在于偏遠(yuǎn)地區(qū)，人們使用網(wǎng)絡(luò)的需求就得不到滿足，很容易有信號(hào)中斷、不穩(wěn)定等問(wèn)題出現(xiàn)。為了解決這個(gè)情況，5G通信技術(shù)將直接通信技術(shù)引人進(jìn)來(lái)，即便不處于基站覆蓋范圍，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)正常的接收，這樣基站建設(shè)難度就得到了減小，基站建設(shè)成本得到了降低，網(wǎng)絡(luò)傳播的靈活性、高效性得到了顯著增強(qiáng)。

第四，超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。為了促使移動(dòng)通信技術(shù)的智能化、多元化程度得到提升，5G技術(shù)采取了超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。首先，對(duì)網(wǎng)絡(luò)布置密度進(jìn)行提高，促使覆蓋范圍得到擴(kuò)大，人們的多樣化需求得到有效滿足。其次，要對(duì)室外信號(hào)的接收頻率進(jìn)行提升。具體來(lái)講，超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通過(guò)對(duì)信號(hào)傳輸兩端距離進(jìn)行縮短，來(lái)強(qiáng)化終端用戶的性能。在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程中，也可以結(jié)合此原理，部署超密集網(wǎng)絡(luò)，以此來(lái)滿足人們的實(shí)際需求。在部署時(shí)，要將干擾、移動(dòng)問(wèn)題作為思考的重點(diǎn)。因?yàn)檫^(guò)于密集的部署網(wǎng)絡(luò)，會(huì)導(dǎo)致有較強(qiáng)的干擾出現(xiàn)于專用參考信號(hào)、突發(fā)數(shù)據(jù)流量中，因此，就需要將干擾環(huán)境、業(yè)務(wù)狀態(tài)等因素充分納人考慮范圍，進(jìn)行合理有效的調(diào)控。頻繁地切換網(wǎng)絡(luò)，又會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)性問(wèn)題，在具體實(shí)踐中，要將終端通信質(zhì)量、節(jié)點(diǎn)通信質(zhì)量等統(tǒng)籌考慮，合理調(diào)控節(jié)點(diǎn)，以便將更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)提供給用戶。

最后，智能化技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，5G通信技術(shù)將十分多元化的應(yīng)用服務(wù)提供了出來(lái)，那么中心網(wǎng)絡(luò)也將會(huì)接收到更加龐大的數(shù)據(jù)，這樣就要在智能化技術(shù)的支持下，將云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建起來(lái)，由多個(gè)大型服務(wù)器來(lái)高效分析、處理、存儲(chǔ)中心網(wǎng)絡(luò)收集到的數(shù)據(jù)。然后結(jié)合用戶類型差異，對(duì)節(jié)點(diǎn)、頻段等最佳分配。

4物聯(lián)網(wǎng)中5G通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

通過(guò)融合物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)，可以將5G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，如可靠性、靈活性較高等，進(jìn)而促使物聯(lián)網(wǎng)通信要求得到滿足，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展。同時(shí)，5G通信技術(shù)的發(fā)展，也會(huì)受到物聯(lián)網(wǎng)需求的促進(jìn)作用。目前來(lái)講，車聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線醫(yī)療、智能制造等諸多領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

4.1遠(yuǎn)程駕駛

遠(yuǎn)程駕駛目前已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)，而5G技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展則為遠(yuǎn)程駕駛的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。遠(yuǎn)程駕駛具有十分廣闊的應(yīng)用空間，如高級(jí)禮賓服務(wù)、無(wú)駕照人員等。從某種角度來(lái)講，無(wú)人駕駛屬于車聯(lián)網(wǎng)的范疇，通過(guò)應(yīng)用5G技術(shù)，可以有效控制復(fù)雜狀況下的車輛，將5G通信技術(shù)可靠性、帶寬較高等優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來(lái)。在5G通信技術(shù)的支持下，可以在邊緣云上集中對(duì)自動(dòng)駕駛車輛的感知、決策等功能模塊，邊緣云計(jì)算處理后進(jìn)行下發(fā)，這樣不需要過(guò)度依賴車載傳感器，后臺(tái)生產(chǎn)調(diào)度中心就可以有效監(jiān)控、控制所有車輛。車輛、遠(yuǎn)程終端信息交互、指令交互可以瞬間實(shí)現(xiàn)，只有10ms以內(nèi)的時(shí)延，顯著提升了無(wú)人駕駛的安全性。

4.2智能制造

目前，制造車間內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用WIFI、藍(lán)牙等技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用，雖然具有一定優(yōu)勢(shì)，但缺乏足夠的可靠性和安全性。智能制造要求將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充分利用起來(lái)，借助于AR智能眼鏡的支持，實(shí)現(xiàn)云端遠(yuǎn)程控制。機(jī)器人協(xié)作之下，能夠給予流程中工作人員操作控制有效的幫助，這樣生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性、高效陛得到增強(qiáng)，工作效率得到提升，制造出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量也可以得到增強(qiáng)。但機(jī)器人的協(xié)作隊(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲提出了較高的要求，需要在1ms以內(nèi)，因此，就需要借助于5G通信技術(shù)的應(yīng)用，將具有較高帶寬、可靠性的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來(lái)，這樣機(jī)器人的協(xié)作需求得到滿足。此外，在AR智能眼鏡的支持下，員工的遠(yuǎn)程操作也可以實(shí)現(xiàn)，工作效率、工作質(zhì)量得到提升。

4.3無(wú)線醫(yī)療

近些年來(lái)，醫(yī)療設(shè)備中開(kāi)始日趨廣泛的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助于一系列可穿戴、便攜設(shè)備的使用，醫(yī)療行業(yè)的遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程手術(shù)等需求得到滿足。雖然遠(yuǎn)程醫(yī)療發(fā)展迅速，但依然有較多的漏洞存在。如不具備較高的信號(hào)質(zhì)量，這樣診療過(guò)程的持續(xù)性就得不到保證。同時(shí)，只有構(gòu)建起具有較低延時(shí)和更高保障的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，方可以充分發(fā)揮遠(yuǎn)程醫(yī)療器械的反饋功能。而通過(guò)應(yīng)用5G通信技術(shù)，則可以提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的質(zhì)量和速度，圖片、視頻的分辨率得到顯著提高，這樣醫(yī)生能夠?qū)Σ∪说牟∏楦訙?zhǔn)確的診斷。而力反饋精度的提升，醫(yī)生也能夠?qū)h(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)械更加輕松的使用，手術(shù)操作的精準(zhǔn)性大大提升。網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的持續(xù)性，可以避免有信號(hào)中斷問(wèn)題出現(xiàn)于遠(yuǎn)程手術(shù)中。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)社會(huì)各個(gè)行業(yè)都具有十分重要的意義。而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，離不開(kāi)通信技術(shù)的支持。5G通信技術(shù)具有一系列的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)中，可以促使用戶的個(gè)性化需求得到充分滿足，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度大大加快。此外，通過(guò)深入融合物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)，也可以對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)起到有效促進(jìn)作用。