物聯網形勢下的5G通信技術運用分析

陳衛康

（廣東宜通衡睿科技有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引 言

物聯網與5G通信技術之間存在著密切的聯系。一方面，5G通信技術推動物聯網的發展。未來是一個萬物互聯的時代，而通信技術是物聯網發展中必不可少的關鍵技術。相比于4G通信網絡，5G通信網絡的帶寬較大，通信能力較強且定位精準，能在實現全網覆蓋的同時滿足物聯網各類基礎應用的高速傳輸需求。另一方面，物聯網的發展拓寬了5G通信技術的應用范圍。新一代的移動通信技術不能單純局限于通信和網絡運營這一方面，而是要借助物聯網來拓寬應用范圍，如智能家居、智慧城市以及智能制造等[1-4]。

1 物聯網與5G通信技術

1.1 物聯網

物聯網是在互聯網的基礎上發展而來的一種新興網絡。互聯網是網絡與網絡之間虛擬的信息交換與傳遞，而物聯網則是通過物品與互聯網之間的連接，借助互聯網實現物品與物品、物品與人之間的信息交換。通過物聯網能夠實現對物體的精準識別、監控以及定位，對于開啟智能化時代具有十分積極和重要的意義。物聯網涉及到人們日常生活的方方面面，在交通出行、健康醫療、工業制造、建筑以及農業等領域都有著重要的應用價值[5-9]。

1.2 5G通信技術

現階段的5G通信技術及網絡架構已經趨于成熟，進入到5G信號的全面覆蓋階段。相比于4G通信技術，5G通信技術具有寬覆蓋、低延時以及高傳輸速度等的特征，其關鍵技術包括以下3種。一是高頻傳輸技術，該項技術的應用能夠極大提升移動寬帶的速率。二是密集網絡技術，該項技術能夠擴大網絡覆蓋范圍，為5G通信技術的多領域應用奠定了重要基礎。三是軟件定義網絡技術和網絡功能虛擬技術，該技術的應用能夠推動網絡功能自動化與虛擬化的實現，為物聯網應用程序自動化操作的實現提供了可能。

2 5G通信技術在物聯網中的應用優勢

2.1 信號覆蓋范圍廣

信號覆蓋范圍廣是5G移動通信的一大主要優勢，也是5G通信技術成為物聯網發展關鍵技術的主要原因所在。在5G通信技術的支持下，可以為用戶提供移動性和連續性的目標，拓展設備連接的數量，并且支持不同設備之間進行連接。除了能夠利用智能手機等終端來進行控制之外，還包括各種佩戴式裝備和家庭智能設備等，通過擴大信號的覆蓋范圍，為實現更為有效的遠程控制提供了可能。

2.2 傳輸容量大

隨著5G通信技術的不斷發展，5G移動通信網絡傳輸容量大的優勢也日益凸顯。5G通信網絡采用多基站通信的方式，利用高頻毫米波來進行數據與信息的傳輸，減少了信號傳輸中的擁堵問題，為區域內用戶提供更為高速率的傳輸服務，提高了網絡流量的密度。用戶可以隨時隨地進行快速的網絡接入，保證了網絡傳輸的可靠性和穩定性。在5G通信技術的支持下，能夠進一步優化物聯網的性能體驗，實現低延時設備控制，提高物聯網端到端的傳輸性能[10]。

3 5G通信技術在物聯網中的具體實踐應用

物聯網形勢下，5G通信技術的運用主要是體現在智慧城市、智慧交通、智能家居以及一些人工智能生產制造等領域，如圖1所示。隨著物聯網的快速發展，人與物體之間、物體與物體之間以及端到端之間都能夠實現高效的信息傳輸，而如何利用5G通信技術來保證信息傳遞的穩定性和可靠性是需要重點解決的問題。

圖1 5G在物聯網中的應用

3.1 智慧交通

在智慧城市建設過程中離不開對物聯網的應用，而智慧交通作為智慧城市的重要組成部分，通過構建智能化的交通系統，借助5G通信技術完善車聯網能夠很好地滿足人們的日常出行需求，同時也為解決城市交通擁堵問題提供了新的思路。在城市智能公共交通領域，通過物聯網與5G通信技術的融合，在各個類型的公共交通工具上安裝相應的射頻識別設備和監控設備，采集與感知公共交通工具的到站信息和乘客信息，同時利用5G通信技術來構建快速的信息傳遞通道，能夠將獲取的基本信息及時傳遞到網絡應用層。這樣乘客就可以通過下載客戶端或者是登錄有關的系統來進行相關信息的實時獲取和查詢。借助于平臺與服務處理信息數據，完善智慧化公共交通服務功能，幫助乘客合理安排出行時間和出行計劃，選擇最為合適的公共交通工具。此外，城市車聯網建設在5G通信技術的支持下能夠不斷豐富車輛的駕駛功能，讓駕乘人員在駕駛途中可以通過實時信息獲取道路信息和擁堵情況，這些都是建立在5G通信低延時和高傳輸速率的基礎上。通過獲取準確的道路信息，人們可以合理規劃路線，及時選擇變更路線，從而避開擁堵路段，給人們的出行帶來極大便利[11,12]。

3.2 自動化生產

我國作為制造業大國，隨著科學技術的不斷發展，生產制造已經在逐漸朝著智能化和自動化的方向發展，應用到非常多的自動化生產設備，極大提高了生產效率。但是，從物聯網發展的角度來看，這些自動化生產設備大部分還是進行人工的控制與操作，沒有實現智能設備與互聯網之間的有效銜接。而在5G通信技術的支持下，可以將智能化與自動化生產設備連接成物聯網，設置中央控制室，提供可靠的無線網絡，通過構建工業物聯網真正實現從訂單管理和智能調度到裝配生產等各個環節的自動化和智能化管理。基于5G通信技術工業物聯網的生產業務流程大體如圖2所示，先由用戶將定制化生產需求告知業務平臺，業務平臺接收指令通過數據同步分析來驅動生產線開始生產動作，最后借助于各生產線上的5G小站實時地對生產信息和生產過程進行信息同步，工作人員只需要通過遠程的信息接收就可以完成相關的生產作業，從而進一步提升生產的智慧化水平，為經濟效益的提升奠定了重要基礎。

圖2 基于5G的智能生產業務流程

3.3 智能家居

物聯網通過將相關設備接入互聯網來改變物理對象之間的連接和控制方式。物聯網的興起和應用給智能家居設計提供了重要基礎，當前人們已經可以利用手機或者是平板等的智能終端通過與家用智能系統之間的連接來實現對洗衣機、智能照明燈乃至電飯煲的控制。而伴隨著5G移動通信技術的發展，在智能家居領域，除了能夠實現簡單的開關控制之外，5G移動通信高速率和大容量的特點還能夠實現對智能家居和各類智能家電的信息采集、感知識別以及語音識別，從而實現對智能家居的可視化監測與利用。可以通過安裝智能攝像、智能探頭以及溫感設備等，接入智能安防系統與智能溫控系統，通過自主識別與感知來進行安全監測和溫度調節，從而極大提升家庭智慧化水平。

3.4 綠色建筑

隨著5G通信技術在物聯網中的運用，也給綠色建筑設計提供了新的思路。綠色建筑作為現代城市發展規劃的重要組成部分，為進一步提高綠色建筑的節能與環保性能，促進城市的可持續發展，可以利用5G通信技術分析綠色建筑內部和外部的構建，從而建立智能建筑系統和采光控制系統等。通過采集和分析基礎數據的，分析優化和調整綠色建筑設計方案，盡可能減少綠色建筑使用過程中產生的能耗，從而發揮5G通信技術在物聯網應用層中的作用。

3.5 遠程醫療

近年來，依托于物聯網絡，遠程醫療技術得到了快速的發展，可以通過遠程診斷及遠程會議來完成對手術方案的制定。而5G通信技術的應用，無疑最大程度地提升了遠程醫療的穩定性和可靠性。在使用遠程醫療技術手段的過程中，基于5G通信技術能夠更好提升移動網絡信號質量，降低網絡延遲，為快速的傳遞和獲取高分辨率圖片及影像資料提供了可能，減少遠程醫療的誤差，從而推動遠程醫療事業的健康和向前發展。

4 結 論

物聯網時代的到來使智慧化生活成為了可能，也推動了智能設備的廣泛應用。5G通信技術作為支撐物聯網發展的關鍵技術，要充分發揮其價值和作用，使其深入物聯網的各個領域，為人們的生產生活提供保障。