第四代、五代無線通信技術在物聯(lián)網應用探究

陳文雄

摘 要：物聯(lián)網發(fā)展的大背景是國內移動通信產業(yè)完成第四代移動通信網絡建設，第五代移動通信技術在部分城市商用。隨著國內物聯(lián)網應用領域新需求的不斷提出，對無線通信技術與物聯(lián)網應用的融合應用提出了新的要求，這不僅僅會影響到移動通信行業(yè)的發(fā)展方向，同時對于物聯(lián)網行業(yè)應用拓展和升級產生了及其重大的推動作用。將無線通信技術積極應用在物聯(lián)網之中，特別是四代、五代無線通信技術網絡承載的移動通信技術將在物聯(lián)網應用中發(fā)揮更加明顯的推動作用。本文主要是從物聯(lián)網的基本情況入手，針對移動通信技術在物聯(lián)網中的有效應用進行舉例分析和說明。

關鍵詞：第四代通信技術；第五代通信技術；NB-Iot；物聯(lián)網；應用平臺

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0040-01

物聯(lián)網在各個行業(yè)的應用領域很多，主要由終端、平臺和傳輸路由組成。其中終端對移動性的要求非常高。隨著第四代網絡NB-Iot、FDD部分的建設及覆蓋率不斷上升，物聯(lián)網的傳輸路由得到解放，物聯(lián)網終端的接入數(shù)量呈現(xiàn)爆炸性增長，未來第五代通信技術再現(xiàn)有終端接入量級及速度又得到提高，將為物聯(lián)網的進一步發(fā)展奠定了更加堅實的基礎。第四代、第五代無線通信技術對于物聯(lián)網的發(fā)展具有明顯的促進作用。

1 物聯(lián)網的基本情況

物聯(lián)網（Internet of things（IoT））的概念很容易理解。顧名思義就是將物體連接起來的互聯(lián)網。早期無線通信網絡的出現(xiàn)解決了將人連接起來的問題，與此同時，部分早期的物聯(lián)網也借助無線通信網絡、GPS網絡進行物聯(lián)網應用。早期的通信網絡解決了部分GPS網絡無線解決的定位問題，比如室內定位。物聯(lián)網的應用終端集成的技術如下：感應器技術、RFID技術、GPS全球定位系統(tǒng)、傳感技術等等。主要的功能是實現(xiàn)時空管理應用：任何物體在一定的時間內處于一定的空間狀態(tài)，對該物體的時空狀態(tài)進行管理，就形成了物聯(lián)網應用。

物聯(lián)網早期應用形態(tài)，早期物聯(lián)網接入終端由于無線通信網絡技術的限制如GPRS接入，終端的接入數(shù)量和通信速度有限。導致應用受到比較大的限制。接入終端的數(shù)量是如何影響物聯(lián)網應用，我們可以舉一個例子：智能家居應用。我們家里，如果看的見的所有東西比如電視、桌子、椅子、鍋、洗衣機、空調等等都可以聯(lián)入互聯(lián)網，那么智能家居的應用將可以無限制的擴展，未來達到用說話就可以操控家里所有可見物品的應用也能實現(xiàn)。接入終端的通信速度對物聯(lián)網的應用影響更大，快速的通信速度，可以實現(xiàn)對接入物體的實時信息交互，實現(xiàn)對接入物體的快速復雜控制，為物聯(lián)網高級應用提供可能。

2 第四代、五代無線通信技術在物聯(lián)網中的應用情況

2.1 第四代、五代無線通信技術的相關情況

2.1.1 第四代無線通信技術

第四代無線技術及網絡，擁有的高數(shù)據(jù)傳輸速度，在20MHz帶寬下，理論峰值速率可以達到上行50兆（mbps），下行100兆（mbps）。包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。目前大部分LTE網絡傳輸數(shù)據(jù)，語音會回退到GSM網絡，VoLTE的發(fā)展，語音也將走LTE網絡。2017年下半年，運營商開始部分為物聯(lián)網準備的NB-Iot網絡，NB-Iot是窄帶物聯(lián)網，只消耗180KHz的帶寬，可以在運營商現(xiàn)有的GSM網絡及第四代網絡的基礎上進行部署，為移動通信運營商大規(guī)模介入物聯(lián)網行業(yè)奠定基礎。

2.1.2 第五代無線通信技術

第五代無線通信技術及網絡，解決的是不斷增長的數(shù)據(jù)流量問題，密集異構部署、理論傳輸速度比第四代網絡快十倍、百倍。整部1080P高清晰媒體可在1秒之內完成下載。第五代無線通信技術應用D2D通信、大規(guī)模MIMO等技術，目前已經在國內13個城市建設試驗網，大規(guī)模商業(yè)預估時間在2020年。第五代通信技術將打破應用終端的接入數(shù)量和通信速度的限制，傳統(tǒng)物聯(lián)網應用領域將得到升級、新的物聯(lián)網應用將不斷被催生。

2.2 第四代、五代無線通信技術在物聯(lián)網中的實踐探討

2.2.1 移動通信技術與物聯(lián)網的融合應用探討：窄帶物聯(lián)網

2017年下半年，運營商開始部分為物聯(lián)網準備的NB-Iot網絡，NB-Iot是窄帶物聯(lián)網，只消耗180KHz的帶寬。3GPP窄帶物聯(lián)網的標準是3GPP定義的一種技術標準，可以實現(xiàn)室內覆蓋，覆蓋成本、設備功耗較低?？梢栽谶\營商現(xiàn)有的GSM網絡及第四代網絡的基礎上進行部署，為移動通信運營商大規(guī)模介入物聯(lián)網行業(yè)奠定基礎。窄帶物聯(lián)網組網方案，如圖1所示。

NB-IoT能夠在物聯(lián)網中發(fā)揮作用，主要是集中在了基礎網絡平臺以及移動通信網絡管理平臺兩個方面。第一，移動通信終端，是物聯(lián)網信息接入中的重要終端設備，能夠跟隨著網絡信息節(jié)點的移動而發(fā)生移動，這期間的信息節(jié)點以及網絡通信并不會受到地點和時間方面的限制，能夠發(fā)揮更加直接有效的作用。第二，移動通信網絡信息管理平臺，能夠針對網絡設備、系統(tǒng)運行以及具體的用戶業(yè)務等方面情況進行良好的、有效的維護和管理，這樣能夠提升網絡系統(tǒng)本身運行的安全性、可靠性，更加增強物聯(lián)網系統(tǒng)的運行效果。

2.2.2 無線通信技術為物聯(lián)網應用提供統(tǒng)一平臺

當前物聯(lián)網的現(xiàn)狀是在各行各業(yè)都存在一些各自獨立的平臺。比如交通運輸就有交通運輸?shù)膽闷脚_，某個公司會為各個運輸企業(yè)單獨建立平臺，比如，廣州公交公司。會有一個廣州公交公司的應用平臺，公交公司的公交車上面轉了終端，終端采集的數(shù)據(jù)通過無線網絡傳輸?shù)焦还镜膽闷脚_。廣州某某長途運輸公司呢，也會建設一個類似的平臺。可以看出雖然是同樣的運輸行業(yè)，應用類似但已經存在各種各樣的應用平臺和終端。明顯存在了重復建設和資源浪費，應用場景小。

像智慧城市這樣大的應用場景需要一個時空連接的統(tǒng)一框架，需要構建一個統(tǒng)一的平臺。而第四代、第五代通信技術恰恰就能夠提供統(tǒng)一的應用基礎平臺和基礎管理平臺。城市中的各種應用可以通過電信運營商的無線網絡統(tǒng)一連接，在可見的未來，通信運營商將建設統(tǒng)一的時空運營平臺，而各個行業(yè)各個場景的應用將像云計算的一個實例一樣運行在運營商統(tǒng)一提供的平臺上?；蛘邔a生一批有實習的平臺公司，借助電信運營商的網絡進行運營。達到資源的有效利用。

2.3 第四代、五代無線通信技術在物聯(lián)網應用中的未來發(fā)展趨勢分析

物聯(lián)網的應用就是時空的組織應用?，F(xiàn)階段，無線通信技術的覆蓋廣、速率越來越高，受到空間和時間限制方面越來越小，未來第五代無線通信網絡速率更快，傳輸時延更短，支持接入物體更多、可靠性更高，能為物聯(lián)網提供強大的推動能力。將第四代、五代無線通信技術積極應用在物聯(lián)網之中，能夠發(fā)揮無線通信網絡基礎通信設施的平臺作用，發(fā)揮物聯(lián)網終端的接入數(shù)量、速率優(yōu)勢。未來的無線通信網絡將是人、物的時空高度融合。

3 結語

第五代通信技術將打破應用終端的接入數(shù)量和通信速度的限制，傳統(tǒng)物聯(lián)網應用領域將得到升級、新的物聯(lián)網應用將不斷被催生。將第四代、五代無線通信技術積極應用在物聯(lián)網之中，能夠發(fā)揮無線通信網絡基礎通信設施的平臺作用，發(fā)揮物聯(lián)網終端的接入數(shù)量、速率優(yōu)勢。未來的無線通信網絡將是人、物的時空高度融合。不斷發(fā)揮無線通信技術的優(yōu)勢，為物聯(lián)網應用提供更有效率、更快速的統(tǒng)一平臺。

參考文獻

[1]2020年5G網絡將正式商用.北郵教授細說VR/AR.中國測繪網，2017.

[2]5G商業(yè)化進程提速 運營商推進網絡智能化轉型.人民網，2017.

[3]徐劼.物聯(lián)網中關于移動通信技術的應用研究[J].中國新通信，2016，18（10）：53-53.

[4]3GPP通過NB-IoT標準，物聯(lián)網行業(yè)蓄勢待發(fā).通信世界網，2016.