5G移動網絡在物聯網中的應用

于天欣

5G移動網絡在物聯網中的應用

于天欣

中時訊通信建設有限公司，廣東 廣州 510030

現階段，5G移動通信網絡技術正在不斷研發，而經濟的不斷發展對物聯網提出了更高的要求。隨著5G網絡的實現，物聯網必將以更加靈活的方式呈現在人們眼前，從而更好地為人們服務。為保障物聯網更好地發展，運營商需要制訂更加長遠的方案，解決可能出現的問題，使5G網絡按照預期的速度實現，進而實現經濟的快速發展。根據上述內容可以發現，物聯網與5G網絡結合、共同發展是必然發展趨勢，能夠推動經濟全球化進程。

5G移動通信技術；物聯網；發展

1 物聯網時代概述

物聯網也可以稱為傳感網，是當前信息產業與無線網絡技術發展相結合的產物。它主要是通過在物體中植入一個芯片，利用無線網絡來獲取物體的變化信息，就能夠將處在不同位置的物體有序地連接在一起，然后通過終端設備對這些物體進行控制。由于物聯網的自動控制技術很強，因此被運用到很多領域，例如公共交通領域、城市安全領域、環境監測等。物聯網一般由應用層、感知層與網絡層三部分構成。應用層主要是為人們提供多種服務，如監控服務、智能電網服務、環境監測服務等。感知層主要功能是對外界信息進行采集、分析與識別，獲取外界信息主要通過傳感器或者二維碼來對物體信息進行識別。網絡層主要功能是將感知到的物體信息在網絡中進行傳輸，最終實現對物體信息的控制，完成相應服務功能[1]。從目前技術來看，物聯網主要是采用以RFID為核心的技術體系，采用相應物品識別技術、傳感技術、通信技術等來實現對物體信息控制與管理。物聯網技術適應性很強，能夠有效運用到社會各個領域，物聯網技術的使用為人們提供了極大便利。5G網絡出現，更為物聯網發展提供了快速的傳輸網絡，促進了物聯網技術的革新與發展。

2 5G網絡概述

2.1 5G網絡發展歷程

5G移動網絡通信技術發展被全世界廣泛關注。研究分析中，此項技術在28?GHz頻段能夠達到1?GB/s的數據傳輸速度，且傳輸距離可以覆蓋2?km。使用此技術，下載一首音樂只要0.1?s，即手指點擊下載便可完成。5G研究技術的核心內容主要分為三個方面：首先是關鍵技術試驗；其次是技術方案驗證；最后是系統驗證。在21世紀初期，美國航空航天局便與智能機器集團展開合作，研究5G通信技術。2013年，為使5G通信技術更快發展，歐盟對此研究投入了5?000萬歐元。同時，韓國三星電子也開始正式研發5G通信技術。我國華為公司同樣展開了5G通信技術研究，投資上億美元，并公布過5G基站模型，預測于2020年正式讓用戶享受到5G移動網絡。在2015年，英國已經開發出5G基礎網絡，能夠傳輸的范圍在100?m，并可以達到125?GB/s傳輸速度。經過實踐研究發現，1s能夠同時下載40集電視劇。所以，世界各國人員都對5G通信網絡滿懷期待。國際通信網絡組織也在2013年2月9日發布了5G網絡標志。

2.2 5G網絡特征

2.2.1 擴展性

5G網絡的出現是將2G、3G和4G融為一體，增強用戶的體驗感，并豐富使用功能。相關研究發現，5G通信技術覆蓋面積能夠達到4G網絡的10倍，能夠更好地釋放信號，可以為不同的人群帶來更多方便。此外，5G移動通信網絡設備的擴展，提升了5G移動通信頻率效率。在5G網絡的支持下，未來社會網絡必定會使人類文明發展更加迅速。

2.2.2 節能性

在靈活度上，5G移動網絡的兼容性相對其他通信網絡有較大變化。所以，5G通信網絡消耗的能源較少，符合我國社會經濟發展趨勢，所以關注度較高。因此，發展5G是社會發展的必然趨勢，具有較為廣闊的社會發展前景。

2.2.3 利用率高

5G移動通信較為注重用戶體驗，明顯優于4G網絡，接收頻率較大，而高頻率會使5G通信網絡變得普遍，具有強大的穿透性，并能夠克服環境外因。所以，5G通信網絡是一種交互式的覆蓋、推廣，使需要網絡的企業利用率增加，同時能夠帶動物聯網發展，使業務更加全面，經營方式也隨之發生改變。現階段理念的提出和大力研究，都能夠為5G網絡發展打下堅實基礎，促使經濟更快發展。

3 5G移動網絡在物聯網中的應用技術

3.1 SDN/NFV技術

隨著通信技術的變革和發展，現有的網絡已不再適應現在高速發展的高速率時代，網絡架構的重構將減少網絡的層級、轉移網絡核心節點，同時也會將網絡軟化，網絡流量收斂比減少，基于SDN/NFV 的新架構是網絡重構的重要方式，它以網絡控制與轉發及網絡軟硬件雙解耦為基本特征，是全局性、革命性的架構重構[2]。SDN/NFV技術能夠為5G移動通信網絡提供安全保護措施，它指用軟件定義網絡/網絡功能虛擬化。在5G移動通信網絡中構建新的通信架構，實現網絡通信虛擬化與軟件化，對于數據分離十分有效，同時也能夠促進5G移動通信技術快速發展。SDN/NFV技術是5G移動通信技術的基礎。它結合原有通信網絡，可以構建出5G移動通信網絡基礎層、控制層與應用層，實現移動網絡通信程序自動調用功能，取代手動配置，這對5G移動網絡的管理具有十分重要的作用。它簡化5G通信網絡管理功能并優化了網絡通信系統，利用SDN/NFV技術的轉發與分離功能，促使5G通信網絡在運行過程中處于受控制狀態。通過SDN與NFV技術的相互配合，在5G通信網絡中建立虛擬網絡架構，可以實現不同移動業務對通信網絡的不同要求。

3.2 全頻段通信技術

在現有4G移動通信網絡及其他移動通信網絡中，通信網絡的工作頻段主要是3?GHz，頻譜資源遠遠不能滿足移動通信要求。在5G移動通信網絡中主要采用高頻段或者全頻段技術，有效地解決移動通信中頻譜資源不足的問題，同時也提升移動通信網絡系統容量與網絡傳輸效率。目前，5G移動通信網絡頻道控制在28～100?GHz之間，在未來網絡應用中，可以極大地擴展網絡通信的頻段范圍，提高網絡通信的傳輸效率，也能保證5G移動通信的網絡容量。5G移動通信網絡采用全頻段通信技術，允許更高密度移動寬帶用戶運用設備進行超可靠和大規模機器通信，能夠促進移動終端向綜合化、微型化、多元化的方向發展。在5G移動通信網絡中，主要采用高頻毫米波天線發射信號，具有增益高、設備小型化、網絡帶寬大等優點，特別是在現代電子技術快速發展情況下，5G移動通信技術中的高頻技術缺陷也在不斷被攻克、完善，使得高頻段通信技術在5G通信網絡中的應用前景更具優勢。

3.3 密集網絡技術

5G移動通信網絡的網速達到了1?GB/S，它的網絡流量將是4G移動通信網絡的千倍以上，而且5G移動通信網絡采用多種無線接入技術，可以有效覆蓋所有通信小區范圍。為了提高5G移動通信網絡信號的覆蓋率，在5G移動通信網絡中采用密集網絡技術是十分有必要的。密集網絡技術在5G移動通信網絡的應用主要表現：第一，在移動通信宏基站外布置大量高增益天線來拓展移動通信的室外空間，也能達到增加5G移動通信網絡系統容量，同時也可以有效提高5G通信網絡系統的靈活性與信息處理的效率；第二，在宏基站外布置密集網絡天線，可以促進各個通信網絡之間相互協作，還可以提高相鄰兩個節點之間通信的準確性、靈活性與有效性，能夠改善相鄰節點之間的信噪比增益，提高網絡通信質量。

4 5G 移動網絡與物聯網的融合發展

5G 移動通信網絡技術為用戶提供足夠的網絡通信帶寬，并能夠大幅提升網絡通信速度與通信質量，使網絡數據傳輸變得更加可靠。物聯網技術隨著通信技術的發展將會覆蓋農業、醫療、教育等多個公共行業，在未來發展的應用十分廣泛。但是物聯網在人們生活中的應用，還需要一定的前提條件，在物聯網應用區域內，必須有完整的移動通信網絡體系與完整的網絡通信標準，并能夠支持不同物體之間的網絡移動通信聯系，但當前4G移動通信網絡因為技術的原因還不能全部覆蓋通信區域，而且通信效率較低，不完善的通信網絡安全都會對物聯網的發展造成一定影響，同樣，物聯網通信也需要有完善的網絡安全保護措施，才能夠有效地實施。物聯網技術的發展需要利用移動通信網絡作為基礎，形成自主物聯網網絡通信體系。5G 移動通信網絡與物聯網融合，使得物聯網能夠充分利用5G 移動通信網絡優勢，提升自身優勢，利用5G 通信網絡基礎設施也能夠降低物聯網建設與投入的成本，提升物聯網建設效率，而且每個物聯網用戶也不需要單獨構建物聯網通信網絡，可以借助現有5G移動通信網絡與物聯網體系，完成自己的應用[3]。5G 移動通信網絡與物聯網的融合將會促進物聯網“跨越式”發展，物聯網技術的應用需要海量信息連接以及高速率網絡通信，而5G 移動通信網絡低時延、低能耗、覆蓋面積大，采用密集網絡技術、SDN/NFV 技術與全頻段通信技術可以有效地實現物聯網通信需求，為物聯網應用奠定了基礎。因此，5G 移動通信網絡技術的應用符合物聯網技術的未來發展，能夠有效改善物聯網的通信質量，使得物聯網技術變得更加強大。

5 結束語

網絡技術的發展使移動技術與物聯網進一步融合，兩者共同發展成為帶動社會經濟發展的重要途徑。本文分析物聯網內涵，研究5G通信技術與物聯網的融合，且將5G網絡合理運用也是物聯網時代發展的必然要求。

[1]樊衍濤，陳興旺，李屹. 物聯網形勢下的5G通信技術應用[J]. 數字通信世界，2017（10）：131.

[2]尤賀，崔展銘. 5G移動通信技術下的物聯網時代[J]. 中國科技信息，2017（7）：26-27.

[3]曾劍秋. 5G移動通信技術發展與應用趨勢[J]. 電信工程技術與標準化，2017，30（2）：1-4.

Application of 5G Mobile Network in Internet of Things

Yu Tianxin

China Eracom Contracting and Engineering Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510030

At this stage, 5G mobile communication network technology is being continuously researched and developed, and the continuous development of the economy has put forward higher requirements for the Internet of Things. With the realization of 5G networks, the Internet of Things will be presented to people in a more flexible way to better serve people. In order to ensure the better development of the Internet of Things, operators need to formulate more long-term solutions to solve possible problems, so that 5G networks can be realized at the expected speed, thus achieving rapid economic development. According to the above content, it can be found that the integration and common development of the Internet of Things and the 5G network is an inevitable development trend and can promote the process of economic globalization.

5G mobile communication technology; Internet of Things; development

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