5G通信中的物聯網變革與發(fā)展

王多軍 張杰

摘要：5G網絡實現了比之前幾代的蜂窩網絡高得多的數據速率，高達10Gbit/s， 5G還擁有較低的網絡延遲，低至1毫秒，而4G則為30-70毫秒。5G網絡的大帶寬為萬物互聯提供了數據傳輸的基礎，5G網絡可以實現設備間直接通信，這也正好契合物聯網的需求。

關鍵詞：5G通信;物聯網

1 5G通信技術

通信技術的快速發(fā)展給我們的生活帶來了天翻地覆的發(fā)展，1G通信只能實現通話，而2G時代實現了短信傳輸，3G時代可以通過手機在線上網，人們獲取信息的途徑也發(fā)生了變化，而到了4G時代的通信技術已經相當強大，人們已經可以通過4G進行視頻通話觀看直播等比較占用帶寬的業(yè)務，而5G已經馬上要商用了，而5G在提供了更大的帶寬的同時，可以將延遲降低到幾毫秒甚至1毫秒，這是實現像自動駕駛、物聯網等新技術最主要的支撐。

5G就是第五代通信技術，是最新一代的蜂窩移動通信。5G網絡實現了比之前幾代的蜂窩網絡高得多的數據速率，高達10Gbit/s，這比當前的有線互聯網速度更快，比以前的蜂窩技術4G LTE快100倍。5G的另一個特點是較低的網絡延遲（較快的響應時間），低至1毫秒，而4G則為30-70毫秒。由于更高的數據速率，5G網絡不僅可以服務于手機，還可以作為一般的家庭和辦公網絡。

先前的蜂窩網絡提供適用于手機的低數據速率互聯網接入，但是蜂窩塔不能提供足夠的帶寬以用作家用計算機的通用互聯網提供商。5G網絡通過在30至300GHz的毫米波段內或附近使用更高頻率的無線電波來實現這些更高的數據速率，而先前的蜂窩網絡使用700MHz和3GHz之間的微波頻帶中的頻率。微波頻段中的第二個較低頻率范圍，低于6GHz，將由一些5G提供商使用，但這不會具有新頻率的高速。由于毫米波頻率帶寬越來越豐富，5G網絡將使用更寬的頻率信道與無線設備進行通信，高達400 MHz，而4G LTE則為20MHz，每秒可傳輸更多數據（比特）。OFDM <使用正交頻分復用）調制，其中在頻率信道中發(fā)送多個載波，因此并行地同時傳送多個信息比特。

新的5G無線設備還具有4G LTE功能，因為新網絡使用4G初始建立與小區(qū)的連接，以及5G接入不可用的位置。5G的高數據速率和低延遲被設想為在不久的將來開放新的應用程序。一個是實用的虛擬現實和增強現實。另一個是物聯網中快速的機器到機器交互。例如，道路上的車輛中的計算機可以通過5G連續(xù)通信。

2 物聯網的發(fā)展

在消費者市場中，物聯網技術是與“智能家居”概念相關的產品的代名詞，涵蓋支持一個或多個的設備和設備（如照明設備，恒溫器，家庭安全系統(tǒng)和照相機以及其他家用電器）。更常見的生態(tài)系統(tǒng)，可以通過與該生態(tài)系統(tǒng)相關的設備進行控制，例如智能手機和智能揚聲器。

物聯網環(huán)境是復雜的，由于大量不同的鏈接，自主參與者之間的相互作用，物聯網通常會被視為一個復雜的系統(tǒng)。它有能力整合新的參與者。它可能被視為一個混亂的環(huán)境，作為一種實用的方法，并非物聯網中的所有元素都在全球公共空間中運行。通常實施子系統(tǒng)以減輕隱私，控制和可靠性的風險。例如，在智能家居中運行的家庭機器人（家庭自動化）可能僅在本地網絡內共享數據并且可通過本地網絡獲得。

與互聯網的集成意味著設備將使用IP地址作為獨特的標識符。由于有限的地址空間的IPv4的（擁有四十三億不同的地址），在物聯網的對象將不得不使用下一代互聯網協(xié)議（IM）擴展到所需的非常大的地址空間。物聯網設備還將受益于IM中存在的無狀態(tài)地址自動配置，因為它減少了主機上的配置開銷。如果沒有IPv6的支持，在很大程度上，物聯網是發(fā)展不起來的。因此，未來幾年全球采用IPv6對于未來物聯網的成功發(fā)展至關重要。

3 5G給物聯網帶來的變革與發(fā)展

3.1 突破網絡限制

在5G網絡建成后，可以達到的速率將會是4G網絡的100倍，這就為多設備，大量數據的傳輸提供了基礎，而傳輸的信息也不再是4G網絡時的控制信號為主，信息會變成多元信息。這就為云計算和大數據這樣的技術提供了大量數據，加快技術成熟進而真正實現智能化。5G網絡的低延遲性也可以帶來更快的響應速度，加快設備和設備之間的通信，增強設備間的相互配合，提升用戶使用體驗。比如，自動駕駛汽車，汽車之間通過5G通信，知曉相互之間的距離，對方的車速等數據，更快的更早的做出反應，有效增加可靠性安全性。

3.2 實現萬物互聯

5G網絡采用的高頻段傳輸技術、多天線傳輸技術、設備間直接通信技術，在增強了傳統(tǒng)蜂窩數據網絡模型的同時，也加強了終端與終端之間的通信手段，在增強了傳統(tǒng)網絡結構的基礎上對網絡的覆蓋面、頻段的使用率的基礎上，大大減小了終端通信模塊體積，且融入了智能交互的技術保障。植入性能的提高，為更多終端入網提供了條件，真正意義上實現了萬物互聯。更能夠為5G網絡的人性化、個性化創(chuàng)新提供思路，比如低功耗、低輻射、低噪聲，都是5G網絡進步的關鍵因素。

3.3 驅動創(chuàng)新思維

由于網絡瓶頸的突破，許多在46網絡無法實現的功能得以實現，將會對新技術的研發(fā)帶來更高的平臺，如智能導航駕駛、人工智能、虛擬現實等高科技研發(fā)和應用，都必將得到突破性進展。而這將進一步刺激市場，激發(fā)技術創(chuàng)新，新技術將不斷涌現，這些新技術則將5G和物聯網技術發(fā)揮到極致，使技術更好的服務于社會。從長遠來看，5G網絡也不是網絡發(fā)展的終結，而是更高的起點，技術是在不斷更新迭代的，下一代的網絡技術會彌補5G的缺點，一定會促進物聯網的進一步發(fā)展。

4 結語

5G的發(fā)展必然對我們的生活帶來巨大變革，而萬物互聯又讓許許多多的設備連入云，使之更加智能，更自動化，或許在不久的將來我們就能實現像很多電影中的那種智能化的城市，也為我們帶來更加方便的服務，更好的生活體驗。當然物聯網除了5G解決的延遲問題，還有像地址分配等問題，不過ipv6協(xié)議已經比較成熟，能夠為物聯網設備提供足夠的地址，用于標識和連接云，實現數據通信。

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