5G移動(dòng)通信支撐下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探討

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司網(wǎng)絡(luò)部，石家莊 050001）

在5G移動(dòng)通信技術(shù)的支撐下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已走進(jìn)人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)角落，在為人們提供諸多便捷服務(wù)的同時(shí)，也給物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)貼上了“中國(guó)式”標(biāo)簽，這就標(biāo)志著我國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域已取得了階段性成果。而4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后誕生的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不僅是技術(shù)上的一次飛躍，同時(shí)也成為物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的標(biāo)配技術(shù)。

1 5G移動(dòng)通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合優(yōu)勢(shì)

5G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)相比較，具有峰值速率與平均小區(qū)頻譜效率高、低延時(shí)、低功耗、高可靠性等優(yōu)勢(shì)。5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景不僅呈現(xiàn)出廣域覆蓋的特性，同時(shí)也覆蓋一些密集熱點(diǎn)，包括城市快速路、高鐵、地鐵、露天集會(huì)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景，能夠?yàn)橛脩?hù)提供超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、在線(xiàn)游戲等極致服務(wù)體驗(yàn)[1]。

而先進(jìn)的5G移動(dòng)通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，拓展了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍，在我國(guó)的軍事、安防、物流、醫(yī)療衛(wèi)生、交通、批發(fā)零售、公共事業(yè)等領(lǐng)域都已覆蓋了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的疾速發(fā)展必須滿(mǎn)足兩大條件，其一是標(biāo)準(zhǔn)化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的支撐，當(dāng)5G技術(shù)出現(xiàn)后，相繼推出了NB-IoT、eMTC等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。其二是為了保障物聯(lián)網(wǎng)的安全性，需要有QOS的保障機(jī)制，借助于這項(xiàng)安全保障機(jī)制，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性能才得以突顯。正是由于NB-IoT、eMTC技術(shù)的日漸純熟，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)才呈現(xiàn)出驚人的發(fā)展速度。5G移動(dòng)通信技術(shù)下的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代如圖1所示。

圖1 5G移動(dòng)通信技術(shù)下的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

2 5G移動(dòng)通信支撐下物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)

2.1 全頻段通信技術(shù)

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中主要采取全頻段或者高頻段技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠徹底解決網(wǎng)絡(luò)通信中頻譜資源不足的情況，進(jìn)而擴(kuò)大系統(tǒng)容量，提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。5G網(wǎng)絡(luò)頻道控制區(qū)間一般在28GHz～100GHz之間，而采用全頻段通信技術(shù)能夠滿(mǎn)足更高密度移動(dòng)寬帶用戶(hù)運(yùn)用設(shè)備進(jìn)行超可靠與大規(guī)模機(jī)器的通信，并逐步向著多元化、微型化方向發(fā)展。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)采用高頻毫米波天線(xiàn)發(fā)射信號(hào)，所使用的設(shè)備外觀形態(tài)小、網(wǎng)絡(luò)帶寬大，成為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的強(qiáng)力支撐技術(shù)[2]。

2.2 SDN/NFV技術(shù)

SDN/NFV技術(shù)屬于可擴(kuò)展技術(shù)，目前在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中得到普遍應(yīng)用，而隨著網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)量的快速增長(zhǎng)，人們?cè)趯?duì)帶寬與網(wǎng)速提出高要求的同時(shí)，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全性也格外重視，而SDN/NFV技術(shù)正是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全保護(hù)屏障，這主要指代用軟件定義網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，這項(xiàng)技術(shù)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建一個(gè)全新的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，使網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)軟件化虛擬化，進(jìn)而使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)有效分離。SDN/NFV技術(shù)作為5G移動(dòng)通信技術(shù)的前提保障，這種專(zhuān)屬的分離功能恰恰保障了5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全。在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中，SDN與NFV技術(shù)共同發(fā)揮安全保護(hù)作用，能夠滿(mǎn)足各種不同移動(dòng)業(yè)務(wù)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的不同需求。

2.3 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G移動(dòng)通信技術(shù)的傳輸速率達(dá)到1Gbp/秒，其網(wǎng)絡(luò)流量是4G網(wǎng)絡(luò)流量的一千倍以上，這主要是由于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)采用了多種無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，對(duì)一些通信小區(qū)范圍也能夠?qū)崿F(xiàn)全覆蓋，因此這種密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正是5G移動(dòng)通信技術(shù)核心技術(shù)，原因可以歸結(jié)為以下兩點(diǎn)：第一點(diǎn)是移動(dòng)通信宏基站外布置了大量的高增益天線(xiàn)，這樣就使移動(dòng)通信的室外空間得到進(jìn)一步拓展，同時(shí)也使5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整體擴(kuò)容，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)靈活處理信息傳輸起到積極的助推作用。第二點(diǎn)是，在宏基站外布置密集網(wǎng)絡(luò)天線(xiàn)，使通信網(wǎng)絡(luò)之間形成一個(gè)交互界面，提升相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通信準(zhǔn)確性，確保了網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，由此可見(jiàn)，5G移動(dòng)通信的密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)質(zhì)量堅(jiān)實(shí)保障。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電與配用電中的實(shí)際應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)可以理解為借助于二維碼讀取設(shè)備、射頻識(shí)別設(shè)備（RFID）、紅外傳感器（WSN）以及GPS設(shè)備，將所有項(xiàng)目與互聯(lián)網(wǎng)相連，繼而完成信息交換的過(guò)程。其關(guān)鍵技術(shù)是GPS、射頻識(shí)別技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)依托于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，在輸變電與配用電系統(tǒng)中得到高效運(yùn)用，推進(jìn)了輸變電與配用電技術(shù)的智能化與自動(dòng)化進(jìn)程[3]。

在輸變電與配用電的傳輸鏈路中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中包括圖像監(jiān)控系統(tǒng)、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、輸電塔監(jiān)測(cè)等。而變電站作為電網(wǎng)的中心樞紐，屬于整個(gè)電網(wǎng)的集中調(diào)度中心，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使開(kāi)放式的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)與電力系統(tǒng)相融合，能夠滿(mǎn)足分布式網(wǎng)絡(luò)對(duì)智能電網(wǎng)的需求。借助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠降低電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的功耗，進(jìn)而為電力企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。此外，電網(wǎng)中的智能電表與計(jì)量設(shè)備也應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使測(cè)量數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，使電氣設(shè)備運(yùn)行更安全、更可靠。

4 結(jié)束語(yǔ)

5G移動(dòng)通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在新時(shí)代、新背景下，技術(shù)研發(fā)人員應(yīng)始終站在高端技術(shù)的最前沿，始終保持與時(shí)俱進(jìn)的思想觀念，不斷實(shí)施技術(shù)創(chuàng)新策略，將5G移動(dòng)通信技術(shù)的自身優(yōu)勢(shì)，完全應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)當(dāng)中，在推動(dòng)整個(gè)時(shí)代進(jìn)步的同時(shí)，為人們創(chuàng)造出更多的新型技術(shù)、高端技術(shù)，切實(shí)改善人們傳統(tǒng)的日常生活狀態(tài)，切實(shí)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的快速增長(zhǎng)做出應(yīng)用貢獻(xiàn)。