5G物聯網技術應用及發展探究

李媛媛，楊曉敏

（內蒙古自治區郵電規劃設計院有限公司，內蒙古 呼和浩特 010070）

0 引 言

5G是融合多項性能的新一代寬帶移動通信技術，用戶體驗速率達到1 Gb/s，時延低至1 ms，用戶連接能力達100萬連接/km2，可以看出其最突出的特征是高速率、低時延、大連接。5G最大限度地滿足了用戶的通信需求，是實現人、機、物互聯的網絡基礎設施。物聯網是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，在技術的發展下，5G與物聯網實現了有效融合。

1 物聯網和5G技術的概述

1.1 物聯網概述

物聯網是新一代信息技術的主要構成內容，是將各種信息傳感設備與網絡結合起來而形成的一個巨大網絡，可以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。此外，物聯網也可以理解為互聯網的衍生網絡，因為其核心是互聯網，在互聯網的基礎上實現對物與物、物與人的泛在連接，目前已經被廣泛應用到各個領域，在社會發展中占據重要地位。

1.2 5G技術的概述

5G是4G的延伸，5G通信技術能滿足移動數據流量暴漲的需求，性能得到了全面提升，為用戶提供了更加全面和極致的應用體驗。在智能化發展的今天，5G的出現也能滿足各種先進的智能設備、智能家居、智慧城市等的應用需求，為用戶和各個領域提供更便捷的通信服務，給社會帶來空前的改變，用戶的生活也會發生質的改變。

2 5G物聯網技術的特點

5G物聯網技術實現了5G與物聯網的融合，5G的特點也被充分展現，重點體現在高速率、低功耗以及低延遲3點。

2.1 高速率

互聯網的出現使社會發生了翻天覆地的改變，為社會經濟發展提供了網絡信息支持，同時無線通信也不斷進行優化升級，5G通信技術應運而生，為網絡傳輸提供了更高的效率，極大提高了用戶的上網體驗。高速率的網絡發展下，5G物聯網技術的用戶體驗速率達到1 Gb/s，滿足了高清視頻、虛擬現實等大數據量的傳輸[1]。隨著5G物聯網技術的應用和發展，傳輸速率在未來可能還會得到空前提升，從而給用戶更加極致的網絡體驗。

2.2 低功耗

移動通信從最初的1G發展到現在的5G經歷了多次升級和改進，同時也說明我國的通信技術在不斷進步。隨著移動通信的功能不斷完善，4G也成就了互聯網經濟的繁榮發展，但是隨著物聯網的出現，4G已經無法滿足移動流量暴漲的需求，不得不進行移動通信技術的再次升級。5G的出現驗證了4G的不足，在同樣的數據流量下，基站的功耗存在顯著的差異，4G的基站功耗明顯要高于5G。5G在節能技術的支撐下進行了改進和優化，其功耗特點可以保障設備的高效連接，為物聯網經濟發展提供了支持。

2.3 低延遲

低延遲是5G比較突出的特點，5G延遲誤差低至1 ms，很多用戶都毫無察覺，由此可見5G通信的強大。5G頻譜效率要比長期演進（Long Term Evolution，LTE）技術提升3倍以上，在很大程度上滿足了移動醫療、智能家居、環境監測等物聯網的應用需求。此外，5G的低延遲彌補了傳統網絡的缺陷，逐漸應用到了各個行業中，是支撐社會經濟向智能化、網絡化轉型的關鍵技術[2]。

3 5G物聯網技術應用面臨的挑戰

3.1 通信裝置模塊升級增加了物聯網成本

物聯網借助5G實現了網絡信息的高效傳遞，5G物聯網技術也成了未來社會發展的新趨勢，但在實際運用過程中，由于涉及的行業領域較多，因此會存在眾多的物聯網裝置。各個物聯網裝置之間的信息傳遞是通過彼此的通信或者網絡協議連接來開展，但是隨著通信模塊的升級，物聯網之間的裝置通信可能會受到一定的干擾影響，從而給物聯網用戶帶來不必要的損失。

3.2 對物聯網裝置數據信息處理要求升高

傳統的物聯網裝置數據信息處理已經無法滿足5G通信技術下的信息處理需求，所以對5G物聯網裝置數據信息處理提出了更苛刻的要求，從而盡可能提升數據信息的處理水平[3]。5G可以實現物聯網的高效率傳輸，還能增加物聯網的裝置連接，在高速網絡傳輸和眾多裝置連接中產生的數據信息處理工作量也逐漸上升，而價格低廉、容量小、功耗低的嵌入式物聯網裝置根本無法實現對海量數據信息的有效處理，所以當下提升物聯網裝置數據信息處理能力至關重要。

4 5G物聯網技術的具體應用

4.1 密集網絡技術的應用

密集網絡技術是為了適應未來移動數據流量的爆炸式增長、海量設備連接、不斷涌現的各類新型業務和應用場景對5G物聯網系統提出的新要求。其應用對發展5G物聯網技術具有十分重要的作用，主要體現在以下方面。一方面是在宏基站覆蓋范圍外部設置大量的天線，借助該方式來實現增加物聯網容量的目的，從而保障系統的正常運轉，達到用戶的5G需求；另一方面則是在室外熱點區域密集部署低功率的小基站，將小基站組成一個密集的網絡節點，從而消除信號盲點，改善各個網絡節點的網絡環境，提高5G通信的準確性，降低信號干擾[4]。此外，密集網絡技術的應用不僅能改善5G物聯網通信環境，打破了時間和空間的限制，還擴大了網絡覆蓋面積，可以發揮5G物聯網技術的優勢。

4.2 智能化技術的應用

5G實際上是由多個云計算中心匯集成的功能齊全的大型服務器，其高速信息處理是借助網絡交換機來實現對不同數據的連接，從而完成海量數據處理。5G物聯網有專門處理服務器信息的結算中心，處理過程中的信息區分是依據類型和性質進行區分，并結合用戶的需求將不同種類的服務器對應的接到所需要的網絡中心。這一智能化技術的應用可以提高用戶的聯網速度，滿足用戶的用網需求[5]。

4.3 智慧醫療中的應用

我國各個地區的經濟發展存在明顯差異，城市的醫療資源與農村就存在顯著的差異，但是對于人口基數較大的城市而言，稀缺的醫療資源成了醫療服務面臨的主要矛盾[6]。5G物聯網技術的出現有效解決了醫療服務面臨的難題，其高速率、低延遲等優勢提高了醫療資源的利用效率，智慧醫療讓遠程就醫和遠距離手術成為了可能，病人還能借助移動醫療設備實現居家治療和檢查。5G物聯網可以采集和共享病人的信息，不僅能為醫生提供可靠的診斷報告，還能幫助病人制定針對性的健康方案。5G物聯網技術已經成了智慧醫療的主要技術支持，實現了遠程門診、遠程教學、遠程監護等智能操作，如圖1所示，為病人就醫帶來了極大的便利，也解決了醫療資源不足等問題[7]。隨著5G物聯網技術的成熟和發展，未來還將會為用戶提供更多、更全面的健康干預，幫助用戶保持健康的身體狀態。

圖1 5G物聯網技術在智慧醫療中的應用

4.4 智慧交通中的應用

我國現階段大部分汽車的聯網還是借助汽車導航，以前的導航系統比較單一，加上傳輸速率普遍較低，所以出現導航誤差的概率較大。5G物聯網技術為現代交通工具提供了傳感器，只要安裝上傳感器就可以借助5G通信的優勢實現路聯網和車聯網信息共享。低延遲特點讓智慧交通的網絡傳輸延遲控制在了1 ms之內，高速率則可以幫助駕駛員實時掌握和了解路況信息，保障行車安全，推動智慧交通的發展[8]。

4.5 信息指揮管理中的應用

信息指揮管理是在5G物聯網技術發展下開設的一種新型通信移動網絡模式。與傳統的信息指揮管理模式相比，新型網絡模式的特征和優勢被完美展現，可以有效實現與多種網絡的融合，如大數據、人工智能、云計算等。信息指揮管理的功能得到提升，系統的穩定性也越來越強。另外，隨著5G物聯網技術的成熟，信息指揮管理系統也增設了新的功能，可以有效實現新業務和傳統業務的有效分離，5G的優勢被展現的淋漓盡致，加快了信息指揮管理系統中軟硬件的交互，人工智能處理模塊也由此誕生，提高了信息指揮管理的效率和質量[9]。

5 結 論

5G為物聯網提供了發展機遇，但同時也面臨著一些挑戰。隨著技術的升級和優化，5G物聯網技術也越來越成熟，不僅能滿足用戶的海量信息處理需求，還能提高信息處理的水平和網絡安全。5G物聯網技術蘊藏的巨大潛力為未來各領域的數據傳輸和共享提供了便利，為實現萬物互聯奠定了基礎。