物聯網發展背景下的5G通信技術應用研究

范宇

摘要：進入新時期后，互聯網信息技術日趨成熟，顯著推動了物聯網的發展，也促進了通信技術的革新。就目前來講，還沒有廣泛應用5G通信技術，但其因具有一系列的優勢，因此發展潛力巨大。在物聯網發展背景下，5G通信技術發揮著十分重要的作用，必將獲得進一步的發展。本文簡要分析了物聯網發展背景下5G通信技術的核心技術與應用，希望能夠提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：物聯網;5G通信技術;應用

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）13-0054-03

通信技術是物聯網發展的基礎。相較于現階段的4G通信技術，5G通信技術具有更高的傳輸速度和穩定性。5G通信技術的應用與發展，將會連通更多的網絡，覆蓋面積進一步擴大，同時延遲也會得到進一步降低，這樣物聯網的安全性、可靠性也會得到顯著增強。通過集成物聯網與先進的5G通信技術，可以將更好的應用體驗提供給用戶。

1物聯網的發展現狀

1.1物聯網概述

物聯網作為新興的信息產業，應用領域廣泛，城市安全、智能交通、工業生產等諸多行業都有物聯網的身影。物聯網技術的廣泛應用，可以進一步優化人們的生活和工作。具體來講，物聯網指的是在網絡技術的支持下，充分結合物品和互聯網，通過信息交換、通訊過程，智能化識別、定位、追蹤等功能可以順利實現。通常情況下，物聯網的網絡架構可以劃分為三個組成部分，分別為感知層、網絡層以及應用層。感知層直接連接著物體與設備，其發揮著物聯網的基礎功能，采集與感知數據信息。網絡層的主要功能是傳輸數據信息，需要保證網絡層具有完善的結構。應用層則可以結合多樣化的需求，進行必要的調整，對采集到的信息數據進行處理，以便有效實現物聯網的各項功能。

1.2物聯網發展現狀

現階段在人們工作生活中已經廣泛應用物聯網技術，各個行業的差異化需求得到了充分滿足。但目前4G通信技術具有一定的缺陷，如不具備較高的容量和速率，在很大程度上阻礙到了物聯網的發展，這樣物聯網技術的深入應用就難以充分實現。由此可以得知，僅依靠現階段的4G技術難以推動物聯網技術的進一步發展，需要深入革新通信技術，加快發展先進的5G通信技術。

2 5G通信技術的發展現狀

2.1 5G通信技術概述

本項技術是基于4G通信技術發展起來的，一般可以從無線技術、網絡技術兩個層面進行劃分。其中，MIMO技術、編碼技術等都屬于無線技術的范疇;切片技術、網絡功能重構技術等則屬于網絡技術的范疇。

2.2 5G通信技術發展現狀

現階段，全球各個國家都十分重視5G通信技術，進行了深入的研發。我國經過多年努力，目前5G通信技術日趨成熟，已經處于世界領先地位。相較于4G通信技術，5G通信技術具有更高的通信速率、更大的通信容量，且進一步降低了通信延時。一般來講，5G通信技術具有10Gbps左右的通信速率，達到了數十倍的增長。5G通信技術只有10ms以內的通信延時，甚至能夠達到lms左右的延時。這些特征，促使5G通信技術將會逐步取代現階段的4G通信技術。就目前來講，在智能設備上已經開始應用5G通信技術，包括平板電腦、智能手機等。如果能夠深入結合5G通信技術與物聯網技術，那么將會進一步革新ICT技術。

3物聯網發展背景下的5G通信技術

3.1 5G通信技術的優勢

和傳統3G、4G技術相比，5G通信技術具有較大的優勢。第一，顯著提升了數據流量。移動通信技術日趨成熟，人們對網絡產生了更大和更加多樣化的需求，服務、應用數量的豐富，顯著增長了流量消耗，這樣移動網絡的負荷將會進一步加大，網絡穩定性受到很大程度的影響，很容易有中斷等問題出現。而5G技術則可以將更高質量的網絡服務提供給人們，這些龐大的數據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，顯著增加了聯網設備。眾所周知，信息傳送速度會直接受到互聯網接人設備數量的影響。一般情況下，增加聯網設備數量之后，就會擴大網絡覆蓋范圍，進一步提升網絡質量。而如果能夠應用5G通信技術，將會大幅度增加網絡設備數量，從而增加網絡單位的覆蓋面積，這樣網絡運行的穩定性、高效性將會得到有效增強。第三，顯著提升數據速率。根據相關數據表明，4G通信技術下，移動通信網絡只有每秒1Gbit以下的峰值速率，而通過應用5G通信技術，則可以數十倍的提升網絡運行峰值速率，這樣將可以顯著滿足用戶的信息傳輸需求。此外，針對部分用戶的特殊需求，還可以進一步提升信息傳送速率。第四，較高的可靠性。目前通信技術已經被廣泛應用于社會各個領域，承擔著十分重要的社會功能。網絡延遲的存在，會消耗掉大量的資源。而5G通信技術則可以促使網絡延遲得到有效縮減，這樣不僅資源消耗問題得到了一定程度的緩解，網絡運行可靠性也可以得到顯著的增強。特別是部分業務領域，與人們的生命財產安全息息相關，甚至可以得到100%的網絡可靠性。第五，較高的頻譜利用率。在5G通信時代下，將會出現越來越多的網絡業務，人們也將會享受到更加豐富和多樣的網絡服務。同時，因為具有更多的聯網設備，也會進一步擴大網絡覆蓋面積。這樣就顯著提升移動通信網絡的適用頻率，要求更高的頻譜技術。而5G通信技術則可以有效滿足這個需求。最后，較強的綠色性和環保性。可持續發展理念已經深入人心，要求在網絡設計中逐步滲透和實現節能環保理念。而5G通信技術的應用，能夠有效提升網絡能耗效率。資源條件相同的前提下，創造出來的效益得到了顯著擴大。

3.2 5G通信技術的核心技術

第一，高頻段傳輸技術。研究得知，目前移動通信網絡通常采用3GHz以內的頻段，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，比如大規模線上活動時，卻很容易缺乏足夠的頻譜資源，網絡擁擠程度大大增強，導致用戶的正常使用需求得不到滿足。為了解決這個問題，5G通信技術深入開發了高頻段，將毫米波技術引入了進來。本項技術具有較小的設備體積，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，在未來的發展過程中，需要進一步創新研發射頻器件設備。

第二，多段線傳輸技術。天線會直接影響到網絡信息的傳播，5G通信技術將多天線技術應用過來，其顯著優于過去的二維技術和三維技術。且因為升級優化了其硬件設備，在很大程度上提高了頻譜的利用率。此外，通頻全雙工技術也是5G的一項核心技術，其能夠在同一物理信道上同步傳輸不同方向的信號，在信號發射的過程中，信號的接收也不會受到影響。本項功能的實現，主要原因就在于合理設置了通信雙工節點，導致發射信號自身的干擾遭到了消除。

第三，設備直接通信技術。眾所周知，龐大數量的固定站點是移動通信網絡的基本組成，每一個基站都會覆蓋一定的面積，所有基站的覆蓋面積即為移動通信網絡的覆蓋范圍。基站具有固定的位置，無法移動，這樣就會在一定程度上限制到網絡結構。人們要想連接網絡，就需要保證自己所處區域為基站覆蓋。這樣為了降低建設成本，減小建設難度，就會有較少的基礎存在于偏遠地區，人們使用網絡的需求就得不到滿足，很容易有信號中斷、不穩定等問題出現。為了解決這個情況，5G通信技術將直接通信技術引人進來，即便不處于基站覆蓋范圍，移動網絡設備也可以對網絡信號正常的接收，這樣基站建設難度就得到了減小，基站建設成本得到了降低，網絡傳播的靈活性、高效性得到了顯著增強。

第四，超密集網絡技術。為了促使移動通信技術的智能化、多元化程度得到提升，5G技術采取了超密集網絡技術。首先，對網絡布置密度進行提高，促使覆蓋范圍得到擴大，人們的多樣化需求得到有效滿足。其次，要對室外信號的接收頻率進行提升。具體來講，超密集網絡技術是通過對信號傳輸兩端距離進行縮短，來強化終端用戶的性能。在應用物聯網的過程中，也可以結合此原理，部署超密集網絡，以此來滿足人們的實際需求。在部署時，要將干擾、移動問題作為思考的重點。因為過于密集的部署網絡，會導致有較強的干擾出現于專用參考信號、突發數據流量中，因此，就需要將干擾環境、業務狀態等因素充分納人考慮范圍，進行合理有效的調控。頻繁地切換網絡，又會產生移動性問題，在具體實踐中，要將終端通信質量、節點通信質量等統籌考慮，合理調控節點，以便將更高質量的網絡通信服務提供給用戶。

最后，智能化技術。研究發現，5G通信技術將十分多元化的應用服務提供了出來，那么中心網絡也將會接收到更加龐大的數據，這樣就要在智能化技術的支持下，將云計算平臺構建起來，由多個大型服務器來高效分析、處理、存儲中心網絡收集到的數據。然后結合用戶類型差異，對節點、頻段等最佳分配。

4物聯網中5G通信技術的實際應用

通過融合物聯網與5G通信技術，可以將5G通信技術的優勢充分發揮出來，如可靠性、靈活性較高等，進而促使物聯網通信要求得到滿足，促進物聯網的應用與發展。同時，5G通信技術的發展，也會受到物聯網需求的促進作用。目前來講，車聯網、無線醫療、智能制造等諸多領域已經開始廣泛應用5G通信技術與物聯網技術。

4.1遠程駕駛

遠程駕駛目前已經成為研究的重點，而5G技術與物聯網技術的出現與發展則為遠程駕駛的實現提供了技術支持。遠程駕駛具有十分廣闊的應用空間，如高級禮賓服務、無駕照人員等。從某種角度來講，無人駕駛屬于車聯網的范疇，通過應用5G技術，可以有效控制復雜狀況下的車輛，將5G通信技術可靠性、帶寬較高等優勢充分體現出來。在5G通信技術的支持下，可以在邊緣云上集中對自動駕駛車輛的感知、決策等功能模塊，邊緣云計算處理后進行下發，這樣不需要過度依賴車載傳感器，后臺生產調度中心就可以有效監控、控制所有車輛。車輛、遠程終端信息交互、指令交互可以瞬間實現，只有10ms以內的時延，顯著提升了無人駕駛的安全性。

4.2智能制造

目前，制造車間內已經開始廣泛應用WIFI、藍牙等技術，這些技術的應用，雖然具有一定優勢，但缺乏足夠的可靠性和安全性。智能制造要求將工業物聯網技術充分利用起來，借助于AR智能眼鏡的支持，實現云端遠程控制。機器人協作之下，能夠給予流程中工作人員操作控制有效的幫助，這樣生產系統的靈活性、高效陛得到增強，工作效率得到提升，制造出來的產品質量也可以得到增強。但機器人的協作隊網絡延遲提出了較高的要求，需要在1ms以內，因此，就需要借助于5G通信技術的應用，將具有較高帶寬、可靠性的無線網絡構建起來，這樣機器人的協作需求得到滿足。此外，在AR智能眼鏡的支持下，員工的遠程操作也可以實現，工作效率、工作質量得到提升。

4.3無線醫療

近些年來，醫療設備中開始日趨廣泛的應用物聯網技術，借助于一系列可穿戴、便攜設備的使用，醫療行業的遠程診斷、遠程手術等需求得到滿足。雖然遠程醫療發展迅速，但依然有較多的漏洞存在。如不具備較高的信號質量，這樣診療過程的持續性就得不到保證。同時，只有構建起具有較低延時和更高保障的無線網絡，方可以充分發揮遠程醫療器械的反饋功能。而通過應用5G通信技術，則可以提升物聯網技術的質量和速度，圖片、視頻的分辨率得到顯著提高，這樣醫生能夠對病人的病情更加準確的診斷。而力反饋精度的提升，醫生也能夠對遠程醫療機械更加輕松的使用，手術操作的精準性大大提升。網絡信號的持續性，可以避免有信號中斷問題出現于遠程手術中。

5結語

綜上所述，物聯網的應用與發展，對社會各個行業都具有十分重要的意義。而物聯網的發展，離不開通信技術的支持。5G通信技術具有一系列的優勢，將其應用物聯網中，可以促使用戶的個性化需求得到充分滿足，物聯網的發展速度大大加快。此外，通過深入融合物聯網與5G通信技術，也可以對5G移動通信網絡的建設起到有效促進作用。