龔才語

【摘要】現(xiàn)代科技飛速發(fā)展，5G時代已經(jīng)到來，5G時代的到來使移動通信技術(shù)進入了一個新的發(fā)展階段，實現(xiàn)了物流、工業(yè)品、消費產(chǎn)品等與網(wǎng)絡(luò)世界的連接，也支撐起了物聯(lián)網(wǎng)體系。同時，5G技術(shù)與云計算技術(shù)以及人工智能技術(shù)相互結(jié)合，使整個社會處在智能化模式。本文主要通過闡述5G技術(shù)的特征和物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)來分析兩者融合帶來怎樣的技術(shù)變革。

【關(guān)鍵詞】5G移動通信技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);融合

中圖分類號：G241? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.18.088

5G通信技術(shù)是在4G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其性能更為優(yōu)越，具有高速率、大容量的特點，5G的問世是對多種技術(shù)融合、創(chuàng)新的結(jié)果，包括大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術(shù)，對產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造以及跨界整合產(chǎn)生積極作用，推動社會向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展?；诖罅繑?shù)據(jù)和技術(shù)的支撐，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度也在加快，高速率數(shù)據(jù)傳輸、低時延等突出優(yōu)勢將會使物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不再受傳統(tǒng)移動技術(shù)的發(fā)展，給人們的生活帶來更多的便捷。

1. 5G網(wǎng)絡(luò)特征分析

1.1 高速率

在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，5G網(wǎng)絡(luò)在各方面都進行技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，改善了4G技術(shù)中存在的不足，對用戶來說最有效的感受就是其數(shù)據(jù)具有超高的傳輸速率，為人們的工作和生活帶來了極大的便捷，節(jié)約時間和精力。

1.2 泛在網(wǎng)

5G技術(shù)下，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)范圍不斷擴大，無所不行，廣度覆蓋的同時深度覆蓋也在進行，為用戶帶來更好的業(yè)務(wù)服務(wù)，確保用戶在各個場景下都有優(yōu)質(zhì)的體驗。同時，廣覆蓋之下可以設(shè)置傳感器或者智能終端，以獲得更多的資源，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來助力。

1.3 低時延

低時延技術(shù)的應(yīng)用有效降低了服務(wù)器響應(yīng)時間，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，為用戶帶來更好的服務(wù)和體驗，增加用戶感知度。最為重要的是4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于響應(yīng)延遲而出現(xiàn)了一系列問題，無法滿足低時延的應(yīng)用要求，例如工業(yè)自動化、無人駕駛等，受到以往通信技術(shù)的限制，在各方面都無法滿足應(yīng)用需求。5G技術(shù)的出現(xiàn)恰好彌補了傳統(tǒng)技術(shù)的不足，不過也要對5G技術(shù)進行合理應(yīng)用，更好的滿足用戶服務(wù)需求。

1.4 萬物互聯(lián)

如今社會智能化越來越普遍，智能終端以及智能家居等諸多設(shè)備電器需要通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐來實現(xiàn)智能化管理。另外，未來城市的建設(shè)發(fā)展，需要依附于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，因為5G技術(shù)能夠處理大量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)集成智能系統(tǒng)，一步步由小智能系統(tǒng)集成大智能系統(tǒng)，真正實現(xiàn)城市的萬物互聯(lián)。

1.5 對物聯(lián)網(wǎng)的分析

物聯(lián)網(wǎng)即萬物互聯(lián)，是繼互聯(lián)網(wǎng)、移動通信技術(shù)之后掀起的又一次產(chǎn)業(yè)信息技術(shù)浪潮。物聯(lián)網(wǎng)中，不論什么物品，只要嵌入一個感應(yīng)芯片，再借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使其智能化，那么，物與物之間、人與物之間均能實現(xiàn)交流。物聯(lián)網(wǎng)的用途也十分廣泛，可用于城市公共衛(wèi)生、公共安全、智能家居、健康監(jiān)測等諸多領(lǐng)域，讓人們的生活更加安全，更加舒適。

1.5.1體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)由三部分組成，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。首先感知層具有感知功能，主要為信息采集、物體識別和捕獲，利用射頻識別、二維碼等進行感知以及捕獲技術(shù)隨時都可對物體的信息進行采集和獲取;其次，網(wǎng)絡(luò)層具有傳送和通信功能，將信息網(wǎng)絡(luò)與物體相連接，依靠通信網(wǎng)絡(luò)的功能，隨時隨地實現(xiàn)信息的共享和交互;最后，應(yīng)用層的功能就是各類技術(shù)的應(yīng)用，比如監(jiān)控服務(wù)、公共安全、智能家居、工業(yè)監(jiān)控等。物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)主要是以RFID為核心的識別技術(shù)、傳動和傳感技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、智能物體技術(shù)等。

1.5.2 物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

二十一世紀之初，歐美、日、韓等國家紛紛推出各自國家關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略，幾年后，美國正式宣布投入大量資金用于智慧城市建設(shè)，將物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用建設(shè)作為首要發(fā)展任務(wù)，并且歐盟已經(jīng)確立了將信息通信技術(shù)中的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展作為戰(zhàn)略性發(fā)展的決策，2009年，歐盟出臺了多項關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的權(quán)威文件，并制定了物聯(lián)網(wǎng)行動計劃。日本也正式成立物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展工作組，密切掌握全球的發(fā)展趨勢，通過政府和企業(yè)的同心協(xié)作，實現(xiàn)日本物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的改革。韓國也出臺了相關(guān)戰(zhàn)略，要建立起以計算機技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等領(lǐng)先的技術(shù)社會形態(tài)。

2. 5G網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的融合

2020年以后，5G技術(shù)全面投入商用，5G技術(shù)大大提升了人們上網(wǎng)的速度，并在傳輸數(shù)據(jù)時具有低時延、高速率的特點，由此，5G技術(shù)已成為全球熱點。5G技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中具有推進作用，靈活性為用戶提供所需要的服務(wù)，也為物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建提供驅(qū)動標準。目前，全球各個國家和地區(qū)，包括歐盟、日本、韓國和美國等都逐漸啟用5G商用計劃，我國同樣也在推進5G的的發(fā)展，早在2015年就曾提出在2020年實現(xiàn)5G技術(shù)商用化的設(shè)想。物聯(lián)網(wǎng)可應(yīng)用于多個領(lǐng)域，涵蓋農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、交通、物流、公共事業(yè)等多個領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)要想得到很好的發(fā)展，必須滿足兩大條件，一是要有完整的網(wǎng)絡(luò)體系，二是具備安全性。完整的網(wǎng)絡(luò)體系要求必須有網(wǎng)絡(luò)覆蓋物的支持、互聯(lián)與移動。4G網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋后，推出了NB-IoT、eMTC等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上形成市場所需求的全覆蓋網(wǎng)絡(luò)，剛好的滿足物聯(lián)網(wǎng)低速率、高可靠和低功耗的需求;移動通信網(wǎng)絡(luò)在安全性方面有較高的要求，QOS保障機制和行業(yè)內(nèi)安全機制共同保障了其所需要的安全性，這樣物與物的互聯(lián)才能更加可靠，物聯(lián)網(wǎng)才能大規(guī)模進行發(fā)展，此前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚且難以達到安全保障的條件。

移動通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互融合的優(yōu)勢主要為通信網(wǎng)絡(luò)有多大，就能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍有多大，不需要客戶再進行單獨建網(wǎng)，為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用帶來了很大的便利，并且降低了建網(wǎng)成本。隨著技術(shù)的不斷成熟，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也越來越好。

經(jīng)過不斷的探索和發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)正在從孤立化、碎片化地起步階段逐步進入集成創(chuàng)新、跨界融合、重點聚焦的新階段，整個市場快速啟動，在眾多領(lǐng)域中發(fā)揮價值，物聯(lián)網(wǎng)此時正處于實現(xiàn)跨越式增長的前一階段。我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中心預(yù)計，未來物聯(lián)網(wǎng)需求將不斷增大，產(chǎn)業(yè)規(guī)模將不斷增長，支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心技術(shù)是海量連接和1毫秒的低時延，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其海量連接、低時延、超密集組網(wǎng)等特點滿足了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。

3. 5G技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 SDN/NFV技術(shù)

5G通信技術(shù)的應(yīng)用是十分廣泛的，三網(wǎng)融合、云計算、云存儲等新技術(shù)的出現(xiàn)對移動通信技術(shù)提出了更高的要求，移動通信要為其提供足夠的網(wǎng)速和帶寬，相應(yīng)的促進了5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，同時5G移動網(wǎng)絡(luò)在安全技術(shù)方面面臨著較大壓力。SDN/NFV技術(shù)的出現(xiàn)有效緩解了5G網(wǎng)絡(luò)的壓力，其為5G網(wǎng)絡(luò)提供了安全保護措施，它可以用軟件對網(wǎng)絡(luò)進行定義，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能，在5G網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建起全新的通信架構(gòu)，實現(xiàn)起軟件化和虛擬化，對于數(shù)據(jù)分離具有顯著效果，有效促進了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展。SDN/NFV技術(shù)是實現(xiàn)5G技術(shù)的基礎(chǔ)，它能結(jié)合原有網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建出5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)層、控制層以及應(yīng)用層，有利于通信程序?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)用功能，彌補了手動配置的不足之處，這對5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的管理具有重要作用。同時，SDN/NFV技術(shù)簡化了網(wǎng)絡(luò)管理層次并充分優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，利用此技術(shù)的分離與轉(zhuǎn)發(fā)功能，使5G網(wǎng)絡(luò)一直處于受控狀態(tài)，SDN與NFV在相互配合作用下建立起5G的虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的不同需求。

3.2 全頻段通信技術(shù)

4G通信網(wǎng)絡(luò)中工作頻段為3GHz，遠遠不能滿足通信需求，而5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中采用的是高頻段技術(shù)或是全頻段技術(shù)，有效解決了3GHz頻譜資源較低的問題，同時也有效提升了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量和傳輸效率。目前，5G通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)頻道在28-100GHz之間，是4G網(wǎng)絡(luò)工作頻段的幾倍甚至幾十倍，在應(yīng)用中大大擴展了通信技術(shù)的頻段范圍，提高了其傳輸效率，也有效保證了5G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容量。在使用全頻段技術(shù)時，允許更高密度寬帶用戶進行大規(guī)模、超可靠通信，促進終端向多元化、綜合化方向發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，主要采用高頻發(fā)射信號，具有設(shè)備小型化、網(wǎng)絡(luò)帶寬大型化的優(yōu)勢，特別是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展中，5G技術(shù)的缺陷不斷被完善、攻克，使得5G網(wǎng)絡(luò)的高頻段技術(shù)在應(yīng)用中更具優(yōu)勢和發(fā)展前景。

3.3 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G移動技術(shù)的網(wǎng)速是4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的千倍以上，并且5G采用的是多種無線進行接入技術(shù)，廣覆覆蓋通信小區(qū)所在范圍，為了提高其信號覆蓋率，在5G技術(shù)中使用密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是頗為重要的，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的表現(xiàn)主要為在通信基站外接入大量天線拓展通信技術(shù)的室外空間，增加其系統(tǒng)容量;另外，在宏基站的外部設(shè)置密集網(wǎng)絡(luò)天線，促使各通信網(wǎng)絡(luò)之間密切協(xié)作，提高相鄰節(jié)點間的準確性和高效性，由此全面改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。

4. 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中，人們也對其提出了更高的要求，5G網(wǎng)絡(luò)低時延、高速率的特征恰好滿足了物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展中的需求，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注定要與5G通信技術(shù)相融合，兩者融合使物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛，也實現(xiàn)了5G技術(shù)的商用化，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用彌補了之前技術(shù)存在的缺陷，更促進了5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)時代更好的發(fā)展。

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