5G 通信技術與物聯網的融合發展

馬鳳旭

（中國移動通信集團河北有限公司 邯鄲分公司，河北 邯鄲 056800）

0 引 言

隨著科技的快速發展，5G 通信技術和物聯網已經成為當今社會的熱門話題。5G通信技術以其高速率、低延遲以及大容量等特點，為物聯網的發展提供了全新的機遇。物聯網作為連接各種設備和系統的網絡，正深刻改變著人們的生活和工作方式。本文將深入研究5G 通信技術與物聯網的融合發展，探討它們之間的相互關系和互補優勢。

1 5G 通信技術的概述

5G 通信技術是第五代移動通信技術，是當前和未來通信領域的重要發展方向。相比于之前的通信技術，5G 具有更高的數據傳輸速度、更低的延遲、更大的網絡容量以及更廣的覆蓋范圍，采用了多項關鍵技術，如毫米波通信、大規模天線陣列、超高頻寬帶等，以滿足不斷增長的通信需求。

2 物聯網的概述

物聯網是指通過互聯網將各種物理設備、傳感器和其他對象連接起來，實現信息的交互和共享；同時可以讓物理世界與數字世界相連接，實現設備之間的智能互通和自動化控制，且應用廣泛，涵蓋了家居、城市、工業、農業、交通等領域，為人們提供了更便捷、智能的生活方式與工作環境。5G 通信技術與物聯網的關系密切。5G 通信技術的高速、低延遲和大容量特性為物聯網應用提供了理想的基礎設施，支持大規模物聯設備的互聯和數據傳輸。物聯網對通信技術的需求也推動了5G 通信技術的發展，要求提供更可靠、安全、高效的通信網絡。因此，5G 通信技術與物聯網的融合發展具有重要意義，并為實現智能化、數字化的社會提供了巨大的機遇和挑戰[1]。

3 5G 通信技術與物聯網的關系

3.1 物聯網對通信技術的需求

（1）高帶寬需求，物聯網中連接的設備數量龐大，且這些設備產生的數據量巨大，為了支持大規模的數據傳輸和處理，物聯網需要具備高帶寬的通信網絡。（2）低延遲需求，某些物聯網應用對實時性要求較高，如智能交通系統或工業自動化領域的控制和監測，因此物聯網需要低延遲的通信技術，以確保快速響應和即時性。（3）大容量需求，物聯網中涉及的設備數量龐大，而且這些設備之間需要頻繁地進行通信和數據交換，因此需要具備大容量的通信網絡，以支持大規模設備同時傳輸大量的數據。（4）低功耗需求，物聯網中的許多設備通常是以電池為能源，因此需要具備低功耗的通信技術，以延長設備的續航時間。（5）安全性需求，物聯網中的設備和數據往往涉及到個人隱私與敏感信息，因此需要具備高度的安全性，包括數據加密、身份認證以及訪問控制等措施，以保護用戶和設備的安全。總之，物聯網對通信技術的需求包括高帶寬、低延遲、大容量、低功耗、高安全性等方面。滿足這些需求將為物聯網的發展提供可靠的通信基礎，推動物聯網應用的廣泛普及與創新[2,3]。

3.2 5G 通信技術的關鍵特性和能力

5G 通信技術的主要優勢可包括高速率、低延遲、大容量、高可靠性以及網絡切片這幾點，如圖1 所示，以下進行詳細分析。（1）高速率，5G 通信技術能夠提供超高的數據傳輸速率，達到了更高水平的帶寬。它采用了更高頻率的無線信號和更大的信道帶寬，使得用戶可以以更快的速度下載和上傳數據，滿足了日益增長的數據需求。（2）低延遲，5G 通信技術具有較低的延遲，即數據傳輸的響應時間非常短，這對于實時應用和互動性強的場景非常重要，如遠程操作、虛擬現實以及物聯網應用等，使得用戶能夠享受更快速的響應和實時的交互體驗。（3）大容量，5G 通信技術具備更大的網絡容量，可以支持大規模設備的連接和數據傳輸，采用了更高頻率的無線信號和更多的天線，能夠實現更多用戶同時接入網絡，并且支持更多設備之間的高速數據交換。（4）高可靠性，5G 通信技術通過引入可靠性增強的通信機制，提供了更穩定和可靠的連接。它采用了新的信道編碼和調制技術，以及多路徑傳輸和智能重傳等機制，以提高通信的可靠性和抗干擾能力。（5）網絡切片，5G 通信技術支持網絡切片，即將一個物理網絡劃分為多個虛擬網絡，以滿足不同應用場景的需求[4]。

圖1 5G 通信技術優勢

3.3 5G 通信技術為物聯網提供的支持和優勢

（1）大規模連接，5G 通信技術具備更高的網絡容量和連接密度，能夠支持大規模的物聯網設備連接。它采用了更高頻率的無線信號和更多的天線，能夠同時連接大量的設備，滿足物聯網中龐大設備數量的需求。（2）高速數據傳輸，5G 通信技術提供了超高的數據傳輸速率，可以實現快速的數據交換和傳輸。這對于物聯網應用來說至關重要，因為物聯網設備產生的數據量很大，需要快速而穩定的網絡來傳輸與處理這些數據。（3）低延遲通信，5G 通信技術具備較低的通信延遲，可以實現快速的響應和即時性。這對于物聯網應用中的實時控制、遠程操作和互動性強的場景非常重要。低延遲通信可以保證實時數據的及時傳輸和處理，提高用戶體驗。（4）高可靠性和穩定性，5G 通信技術通過引入可靠性增強的通信機制，提供了更穩定和可靠的連接。這對于物聯網應用來說至關重要，因為許多物聯網場景對于通信的穩定性和可靠性有較高的要求，如工業自動化、智能交通以及醫療保健等領域。（5）網絡切片支持，5G 通信技術支持網絡切片，即將一個物理網絡劃分為多個虛擬網絡，為不同的物聯網應用提供定制化的網絡服務。這使得不同行業和應用能夠享受到適合其需求的網絡性能與服務，提高了物聯網的靈活性和可擴展性。

4 物聯網中5G 通信技術的應用實踐分析

隨著5G 通信技術的飛速發展，在物聯網中也逐漸得到了更為廣泛的應用，具體體現在軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）/網絡功能虛擬化（Network Functions Virtualization，NEV）、密集網絡、智能技術、毫米波技術這幾個方面，如圖2 所示，以下進行詳細分析。

圖2 5G 通信技術在物聯網中的應用實踐

4.1 SDN/NFV

通信技術的發展過程中，提升可擴展維度屬于關鍵所在，SDN/NFV、三網以及云計算的結合應用可以為提升可擴展維度奠定堅實基礎，同時也能夠為5G 通信技術的發展創造條件。SDN/NFV 代表著程序定義網絡與功能虛擬處理，在建立5G 通信網絡體系過程中，可以實現軟件化處理與虛擬化處理等效果，加速信息數據的采集與分析，對移動式的技術體系加以完善，助力5G 通信技術的發展。SDN/NFV 屬于5G 通信技術在發展過程中的關鍵性與基礎性要素，基于聯合網絡環境，可以借助于科學設置基礎層、應用層與控制層，促進程序處理的自動化，解決在手動操作過程中存在的問題，提升整體管理成效，也可以有效簡化處理流程，加速作業進度。與此同時，還增設了轉發分離服務，可控范圍得到進一步擴展，通過這種技術的搭配應用，能夠對虛擬網絡空間加以完善，提供物聯網通信與處理必要的技術支持[5]。

4.2 密集網絡

根據現如今的網絡科技來看，在未來建設網絡系統的過程中，必定會越來越完善，一方面要進一步擴大蜂窩平臺總量，另一方面要提升運營商網絡容量。通過5G 通信技術的協同使用，可以創造出更加豐富的數據，緩解為傳輸效率帶來的不良影響，加快數據傳輸。在網絡技術不斷增加開發深度的背景下，這種技術能夠在持續處理期間充分滿足應用要求與相關標準，確保體系邊緣區具有良好處理效果，不僅可以增加系統數據的最大容量，同時也可以實現良性互動。這種技術在發展過程中為完善網絡系統提供了優質環境，在未來發展建設期間能夠在更自由的環境中建設出更加密集、緊密的網絡。

4.3 智能技術

在物聯網運行期間，云計算技術十分重要，5G通信技術則屬于建設系統性云計算數據平臺的基礎所在。現如今，要素存在顯著差異的一些服務器也開始建立了專門的數據共享中心，實現了合理集約交換裝置，確保計算數據的分析水平與基站操作終端之間能夠實現高效化的信息流轉，從而充分滿足采集海量信息的需求。在核心網絡建設與發展期間，大部分操作終端和基站都設置在了外部，同時意識形態也充分展現出了多樣化特點。因此也可以說，計算共享中心屬于一個高效化的數據域處理，將頻段當做數據處理的主要判斷標準，為用戶們打造個性化服務，優化用戶心理體驗。現如今，5G 通信技術與物聯網之間的深入融合已經成為了一種主流發展趨勢，其中涵蓋的業務范圍越來越廣，業務內容也更加復雜。所以在技術集成與普及示范期間，需要密切關注智能技術的合理化、廣泛化應用，建立完善的識別和歸類系統，選擇一體化體系，對5G 通信技術的智能特征加以驗證。

4.4 毫米波技術

這種技術利用時頻資源的優勢，具有理想功效。對現如今的一些匱乏資源進行收集，保障了頻譜資源建設的多元化，如果技術人員想要促進5G 通信技術和物聯網之間的融合，則應當在系統中廣泛應用毫米波技術。現如今，我國已經在這一方面取得了良好成效，但在運行期間，依舊需要應對各種各樣的挑戰。例如，在光纖傳輸期間，這種技術容易受到客觀因素影響，導致信息傳輸不具備良好的連續性，也可能產生高頻干擾。因此，需將這種技術合理應用到當前的網絡通信環境中，第一時間發現微小問題并加以處理。

5 結 論

通過充分利用5G 通信技術的關鍵特性和能力，物聯網將實現更加廣泛和智能化的應用，推動智能家居、智能城市、工業自動化、智能制造、智慧交通以及車聯網等領域的創新和進步。然而，與此同時也需要關注與5G 通信技術和物聯網相關的隱私保護、網絡安全以及道德倫理等問題。