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

田 霞

（長(zhǎng)春北湖科技開發(fā)區(qū)管委會(huì)，吉林 長(zhǎng)春 130000）

0 引 言

當(dāng)前世界各國(guó)都非常重視對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究，而5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為移動(dòng)通信先進(jìn)技術(shù)的代表，在未來(lái)的發(fā)展階段也將逐步與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合，為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展提供必要的信息基礎(chǔ)，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中得到專屬的管理，各類信息融入其中，包括地址信息等。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，未來(lái)世界中的地址數(shù)量也會(huì)越來(lái)越多，需要更快速的通信技術(shù)來(lái)維持整體系統(tǒng)的有序運(yùn)行，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則以核心技術(shù)的形式促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)下社會(huì)的發(fā)展階段，相應(yīng)的資源問(wèn)題已經(jīng)與快速發(fā)展的技術(shù)之間產(chǎn)生了一些矛盾，技術(shù)人員可以嘗試應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題。為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)造了更好的運(yùn)營(yíng)環(huán)境。

1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合現(xiàn)狀

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度是4G網(wǎng)絡(luò)的幾百倍，在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用中下載一部高清的電影可能只需要幾秒的時(shí)間。自從現(xiàn)代移動(dòng)通信行業(yè)提出5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以后，全世界對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究從未停止，超高速的數(shù)據(jù)傳輸使得用戶的更多需求被滿足。目前全球的電信運(yùn)營(yíng)商也做出了更多的預(yù)測(cè)，覆蓋面將逐漸擴(kuò)大，并且在性能上也會(huì)得到進(jìn)一步的改良。與前幾代移動(dòng)通信技術(shù)相比，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯，不僅可以在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域使用，還可以在地鐵、物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要作用，為用戶提供更加豐富的服務(wù)模式，如VR技術(shù)的融合、播放高清視頻、網(wǎng)絡(luò)游戲等。正因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度非常快，所以在多個(gè)領(lǐng)域都會(huì)為社會(huì)大眾提供更多的便利。在此技術(shù)條件下，可以實(shí)現(xiàn)不同車輛之間的信息傳輸，使車輛在駕駛中可以保持安全的距離，能夠有效緩解當(dāng)前社會(huì)交通擁堵等問(wèn)題，在協(xié)調(diào)各方面工作中可以發(fā)揮關(guān)鍵的作用[1]。

2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本特征

2.1 高速率

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是在4G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新技術(shù)，可以有效改善4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中存在的不足，以超高的數(shù)據(jù)傳輸速率來(lái)提升人們的直觀體驗(yàn)，可以為現(xiàn)代人的交流提供更大的便利[2]。

2.2 泛在網(wǎng)

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)覆蓋范圍較廣，無(wú)論是深度還是廣度，都可以為用戶帶來(lái)更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。技術(shù)人員結(jié)合網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋的特點(diǎn)，設(shè)置了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的傳感器與智能終端，在更多數(shù)據(jù)資源的支持下，可以為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供助力[3]。

2.3 低時(shí)延

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有超低時(shí)延的特點(diǎn)，能夠大大降低網(wǎng)絡(luò)信息的響應(yīng)時(shí)間，并快速完成信息傳輸，為用戶帶來(lái)更好的上網(wǎng)體驗(yàn)，使用戶對(duì)信息的感知度更高。更為明顯的是，傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)因?yàn)轫憫?yīng)機(jī)制可能會(huì)出現(xiàn)延遲，所以對(duì)于一些時(shí)延要求較高的應(yīng)用，如無(wú)人駕駛等，可能會(huì)出現(xiàn)整體功能性不足的情況。在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，傳統(tǒng)4G技術(shù)的不足之處能夠得到有效的彌補(bǔ)，以滿足人們各方面的信息通信需求[4]。

2.4 萬(wàn)物互聯(lián)

從微觀的角度來(lái)講，對(duì)于智能終端與智能家居等設(shè)備，可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化的管理。從宏觀的角度來(lái)講，可以在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上建立智慧型城市，因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以處理大量的數(shù)據(jù)負(fù)載，集成各類智能系統(tǒng)，可以將小體系匯聚成為大體系，使現(xiàn)代城市實(shí)現(xiàn)“物物互聯(lián)”的智慧管理目標(biāo)[5]。

3 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合發(fā)展

3.1 人工智能技術(shù)

自動(dòng)化的觸覺(jué)感知網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要發(fā)展方向，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以為其提供低延遲、高速的網(wǎng)絡(luò)連接基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話及機(jī)器與機(jī)器之間的信息交互。在人與機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)與視覺(jué)的反饋及信息的交互，在觸覺(jué)感知網(wǎng)絡(luò)的支持下，能夠制造出許多具有定制化特色的產(chǎn)品。如觸摸感應(yīng)可以連接手套與傳感器，最大程度減少人為操作失誤對(duì)人體造成的損傷，可以在一些高危行業(yè)中保證工作人員的生命安全。在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，一些產(chǎn)品的生產(chǎn)是通過(guò)流水線完成的，如果人工操作失誤，可能會(huì)被機(jī)械設(shè)備誤傷，而人工智能技術(shù)則是以核心程序替代了原本人工輔助生產(chǎn)的形式，能夠直接給流水線下達(dá)操作指令，更大程度減少了人工勞動(dòng)力，也降低了人工操作的風(fēng)險(xiǎn)[6]。

3.2 車聯(lián)網(wǎng)與無(wú)人駕駛系統(tǒng)

目前，汽車行業(yè)的無(wú)人駕駛技術(shù)還停留在初級(jí)研究階段，5G移動(dòng)通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用在車聯(lián)網(wǎng)的導(dǎo)航程序中。傳統(tǒng)的4G技術(shù)傳輸信息的速度較慢，然而在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，這些問(wèn)題都可以得到有效的解決，車聯(lián)網(wǎng)就可以為駕駛員提供更多的路況信息。正因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有高速率且低時(shí)延的特性，可以對(duì)車況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，能夠滿足車輛自動(dòng)駕駛的需求，所以5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也常用于無(wú)人駕駛系統(tǒng)的研究中。如圖1所示，人類駕駛與自動(dòng)化駕駛的程序中也有對(duì)信息的感知及分析等過(guò)程，需要5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為其提供高速率的信息傳輸。任何車輛的駕駛都需要結(jié)合車輛周邊的情況，比如道路的擁堵情況，駕駛員可以根據(jù)這些信息選擇車況較好的道路，以避免擁堵[7]。

圖1 人類駕駛和自動(dòng)化駕駛的結(jié)構(gòu)

3.3 加速虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的發(fā)展

與現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的速率更高，可以顯著提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。在VR及AR技術(shù)的應(yīng)用中，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合效果更好，可以滿足低延遲移動(dòng)連接的要求，可以創(chuàng)造相對(duì)逼真的模擬場(chǎng)景。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)高水平的遠(yuǎn)程監(jiān)控，技術(shù)人員在控制室中就能夠安全操控設(shè)備，可以避免一些人為操控的風(fēng)險(xiǎn)。從物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展來(lái)看，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在市場(chǎng)中創(chuàng)造的價(jià)值是多元化的，隨著多方面性能的升級(jí)，可以使智能化的業(yè)務(wù)變得容易實(shí)現(xiàn)。在5G時(shí)代，許多技術(shù)的開發(fā)將不再僅限于計(jì)劃階段，而是能夠付諸實(shí)踐[8]。

4 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合的實(shí)際應(yīng)用

4.1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供基礎(chǔ)

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)方面計(jì)算所需要的基礎(chǔ)條件，能夠達(dá)到信息傳輸速度的最佳狀態(tài)，其頻段可以控制在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離可以達(dá)到2 km。充分發(fā)揮云儲(chǔ)存的優(yōu)勢(shì)，更好地完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)，技術(shù)人員在完成大數(shù)據(jù)計(jì)算任務(wù)時(shí)并不需要耗費(fèi)其他資源，僅在云中心就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程，有助于節(jié)省資源。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的升級(jí)與發(fā)展，相關(guān)研究人員提出了“萬(wàn)物互聯(lián)”的理念，明確了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向，傳統(tǒng)的云計(jì)算處理工作因?yàn)闀r(shí)延較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的損耗較高，所以儲(chǔ)存的設(shè)備數(shù)量比較多，需要處理的數(shù)據(jù)信息也越來(lái)越多。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以滿足數(shù)據(jù)處理的高標(biāo)準(zhǔn)要求，新的計(jì)算模式也隨之出現(xiàn)，分別是霧計(jì)算與移動(dòng)邊緣計(jì)算。霧計(jì)算更加注重客戶與處理中心的連續(xù)性和統(tǒng)一性，移動(dòng)邊緣計(jì)算則更加重視客戶與處理中心之間的距離要求，二者的共性都是將處理的中心部分?jǐn)U展到網(wǎng)絡(luò)邊緣的位置。移動(dòng)邊緣計(jì)算與5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示[9]。

圖2 5G移動(dòng)邊緣計(jì)算的模式

4.2 現(xiàn)代社會(huì)各領(lǐng)域中的應(yīng)用功能

將交通物聯(lián)網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合應(yīng)用，在GPS技術(shù)的支持下，交通管理部門可以對(duì)某一汽車進(jìn)行具體的動(dòng)態(tài)化定位，使用云計(jì)算技術(shù)能夠?qū)ζ嚨牟僮飨到y(tǒng)發(fā)出合理的指令，便于合理監(jiān)管現(xiàn)代城市道路中的車流量情況[10]。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展中，病人家屬也可以通過(guò)手機(jī)查看病人的用藥情況、身體健康情況，追蹤針劑的生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的電子化發(fā)展具有重大的意義。在建筑領(lǐng)域，可以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于配件工廠的生產(chǎn)中，對(duì)于節(jié)約現(xiàn)代建筑工程施工中的材料具有較大的作用。施工中所有的預(yù)制構(gòu)件都可以接入到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，以此來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題。此外，房主也可以通過(guò)手機(jī)參與到房屋的設(shè)計(jì)中[11]。

5 結(jié) 論

隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展水平的不斷提升，各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)要求也在隨之提升。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合，在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，技術(shù)人員并不需要單獨(dú)建設(shè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，可以在一定程度上降低物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的資金投入成本，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則可以在中端配置方面滿足5G通信的要求，兩項(xiàng)技術(shù)互補(bǔ)，共同推動(dòng)現(xiàn)代城市的發(fā)展。