5 G通信中的物聯(lián)網(wǎng)變革與發(fā)展

武警貴州省總隊遵義市支隊 王宇濤

5 G通信中的物聯(lián)網(wǎng)變革與發(fā)展

武警貴州省總隊遵義市支隊 王宇濤

5G移動通信技術(shù)是目前通信技術(shù)中的前沿科技，在2020年后能夠得到應(yīng)用和普及，也是現(xiàn)在通信領(lǐng)域研究的重點方向[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)又是目前正在興起和國家重點研究探索的新興技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)時代將隨著5G網(wǎng)絡(luò)的建成得到更好更快的發(fā)展，從而實現(xiàn)生活工作智能化。文章重點論述5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用趨勢，并闡述5G網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和技術(shù)提升帶來的巨大推動，并論證5G網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的共生關(guān)系。

5G通信；物聯(lián)網(wǎng)；智能化

0 前言

5G是第五代移動通信技術(shù)，是面向2020年之后的新一代移動通信系統(tǒng)，是2G/3G/4G數(shù)據(jù)技術(shù)進步的結(jié)果[1]。5G網(wǎng)絡(luò)具有傳輸速率快、穩(wěn)定性強，保密性高等特點。伴隨4G時代產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)，通過射頻識別系統(tǒng)(RFID)、紅外感應(yīng)系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，把家電、PC等終端與國際互聯(lián)網(wǎng)連接起來，形成物品與物品相互連接的分布式網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)物品交互智能化。作為互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)的衍生技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)重新定義了人們的生活和產(chǎn)業(yè)模式，隨著5G網(wǎng)絡(luò)逐步投入使用，將會給物聯(lián)網(wǎng)提供更加便利、高效的運行環(huán)境，也會對物聯(lián)網(wǎng)終端的研發(fā)和使用產(chǎn)生顛覆性革新。

1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 政府關(guān)注度高，政策開辟綠色通道

2016年發(fā)布的《5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計》白皮書提煉了網(wǎng)絡(luò)切片、移動邊緣計算、按需網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，以用戶為中心的無線接入網(wǎng)，以及能力開發(fā)等5G通信的創(chuàng)新技術(shù)，給出5G架構(gòu)和技術(shù)標準化的推進建議[4]。國家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出“發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)開環(huán)應(yīng)用”，將致力于加強通用協(xié)議和標準的研究，推動物聯(lián)網(wǎng)不同行業(yè)不同領(lǐng)域應(yīng)用間的互聯(lián)互通、資源共享和應(yīng)用協(xié)同，通過開環(huán)應(yīng)用示范工程推動集成創(chuàng)新，總結(jié)形成一批綜合集成應(yīng)用解決方案，促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提高信息消費和民生服務(wù)能力，提升城市和社會管理水平。

1.2 各行各業(yè)積極探索，創(chuàng)新產(chǎn)品百花齊放

目前，騰訊、阿里、小米、360、華為等國內(nèi)知名的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，都投入了巨額資金和大量技術(shù)人員參與到物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)當(dāng)中，智能家居、無人駕駛、人體芯片植入等技術(shù)都已初見成果，其中以智能家居為代表的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，已經(jīng)走進了尋常百姓人家，為大眾所接納，并廣泛使用。智能掃地機器人、智能感應(yīng)照明、智能報警，都是這一時期的代表。

1.3 民眾理念進步明顯，主動參與技術(shù)創(chuàng)新

有創(chuàng)新意識才能奮發(fā)有為，隨著互聯(lián)網(wǎng)逐漸深入人們生活，加上中央政策導(dǎo)向，民眾的創(chuàng)新意識也得到了前所未有的激發(fā)，都紛紛參與到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的體驗和創(chuàng)新中來。特別是在各大高校，電子計算機等專業(yè)學(xué)生積極申請物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課題進行研究，成果豐碩。許多電子制作愛好者和無線電愛好者，均在物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)上取得了不少專利。

2 5G網(wǎng)絡(luò)對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的變革

2.1 統(tǒng)一標準，變革的起步

在3GPPRAN第187次會議關(guān)于5G短碼方案討論中，中國華為推薦的PolarCode(極化碼)方案獲得認可，成為5G控制信道eMBB場景編碼的最終解決方案。相比4G時代的追趕者者，如今的中國已成為5G標準的領(lǐng)導(dǎo)者。但這只是萬里長征第一步，今后的標準制定，必須要考慮到多網(wǎng)絡(luò)、多系統(tǒng)融合，才能使物聯(lián)網(wǎng)隨著5G時代的來臨，發(fā)生技術(shù)上、功能上、體驗上的顛覆性變革。同時，可以更深層次推動通信模塊、網(wǎng)絡(luò)制式、發(fā)射頻段的標準統(tǒng)一化，降低物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備入網(wǎng)門檻。

2.2 拓展傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及技術(shù)指標

5G不再單純地強調(diào)峰值速率，而是綜合考慮8個技術(shù)指標：峰值速率、用戶體驗速率、頻譜效率、移動性、時延、連接數(shù)密度、網(wǎng)絡(luò)能量效率和流量密度。[2]在終端密集性極高的物聯(lián)網(wǎng)，相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的距離非常短，且不同終端的通信模塊在頻率、制式等技術(shù)指標上還略有差異，這與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議算法有很大的不同，有必要對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行改進，或設(shè)計一個全新的、兼容性強、可用性高協(xié)議算法來解決問題。

2.3 提升安全性和同步性

萬戶互聯(lián)，意味著每時每刻入網(wǎng)的終端都會以指數(shù)級倍增，從終端和接口的層面來說，物聯(lián)網(wǎng)帶來的信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全乃至國家安全問題更加突出，使得物聯(lián)網(wǎng)的安全防護成為一個迫在眉睫的課題。不能簡單的將物聯(lián)網(wǎng)安全等同于傳統(tǒng)意義上的網(wǎng)絡(luò)安全，應(yīng)該從標準、技術(shù)、硬件等幾個方面，應(yīng)用數(shù)據(jù)同步、云計算等新技術(shù)，探索安全防護手段。同時，也應(yīng)該嚴格入網(wǎng)檢測體系，形成一套切實可行的入網(wǎng)檢測模式，對于達不到安全標準的設(shè)備，限制其入網(wǎng)。

3 5G網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來的優(yōu)勢

3.1 突破網(wǎng)絡(luò)瓶頸限制

5G網(wǎng)絡(luò)建成后，速率將會是4G網(wǎng)絡(luò)的100倍，意味著以手機、平板為代表的移動終端，信息獲取的標準質(zhì)量會有質(zhì)的提高。從智能家居的角度來看，信息獲取會從4G網(wǎng)絡(luò)的控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣畔?，為云計算、大?shù)據(jù)等新興技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合奠定基礎(chǔ)，從而邁向智能化時代。

3.2 覆蓋面擴大，實現(xiàn)萬物互聯(lián)

5G網(wǎng)絡(luò)采用的高頻段傳輸技術(shù)、多天線傳輸技術(shù)、設(shè)備間直接通信技術(shù)，在增強了傳統(tǒng)蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型的同時，也加強了終端與終端之間的通信手段，在增強了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面、頻段的使用率的基礎(chǔ)上，大大減小了終端通信模塊體積，且融入了智能交互的技術(shù)保障。植入性能的提高，為更多終端入網(wǎng)提供了條件，真正意義上實現(xiàn)了萬物互聯(lián)。更能夠為5G網(wǎng)絡(luò)的人性化、個性化創(chuàng)新提供思路，比如低功耗、低輻射、低噪聲，都是5G網(wǎng)絡(luò)進步的關(guān)鍵因素。

3.3 驅(qū)動創(chuàng)新思維

由于網(wǎng)絡(luò)瓶頸的突破，許多在4G網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)的功能得以實現(xiàn)，將會對新技術(shù)的研發(fā)帶來更高的平臺，如智能導(dǎo)航駕駛、人工智能、虛擬現(xiàn)實等高科技研發(fā)和應(yīng)用，都必將得到突破性進展。這就會引發(fā)大量關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新思維，眾多的新興技術(shù)應(yīng)用會不斷涌現(xiàn)，將物聯(lián)網(wǎng)的作用發(fā)揮到極致，更好的服務(wù)社會。從長遠來看，5G網(wǎng)絡(luò)也不是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的終結(jié)，而是更高的起點，隨著5G網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的深度融合與革新，下一代網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)也并不遙遠，而物聯(lián)網(wǎng)的升級版和創(chuàng)新技術(shù)都將指日可待。

4 結(jié)論

5G與物聯(lián)網(wǎng)是相互發(fā)展，共同進步，又相互依賴的兩項技術(shù)，共同組成了智能化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系，中國需要明晰通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)共生的定位，5G網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)提供了良好的進步環(huán)境和空間，物聯(lián)網(wǎng)也為5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了現(xiàn)實依據(jù)。相信在2020年左右，隨著5G網(wǎng)絡(luò)投入商用，將會引爆新一輪的技術(shù)革新，萬物互聯(lián)的時代將會有更多新奇的技術(shù)和工作生活方式等著我們?nèi)ヌ剿鳌Ｊ聦嵶C明，中國不論是在技術(shù)、政策環(huán)境還是民眾意識等等方面，在5G和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展上都走在了世界前列。我們應(yīng)該看到，中國有實力憑借5G網(wǎng)絡(luò)下的物聯(lián)網(wǎng)，驅(qū)動社會變革、生產(chǎn)力變革和意識形態(tài)變革，從而使中國成為世界強國，引領(lǐng)技術(shù)、經(jīng)濟和文化發(fā)展。

[1]曾劍秋．5G移動通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用趨勢[J]．電信工程技術(shù)與標準化,2017,02:1-4．

[2]張平．5G若干關(guān)鍵技術(shù)評述[J]．通信學(xué)報,2016,07:15-18．

[3]劉錦．我國物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J]．企業(yè)經(jīng)濟,2013,04:114-117．

[4]魏軍．5G通信技術(shù)推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展[J]．集成電路應(yīng)用,2017,01:75-79．

[5]錢志鴻．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J]．電子學(xué)報,2012,05:1023-1029．