5G通信技術(shù)背景下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展窺探

左培良　王建平　唐天德

摘 要：現(xiàn)如今在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。信息化的時(shí)代背景極大程度促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。5G通信技術(shù)作為一項(xiàng)前沿技術(shù)，主要被應(yīng)用于通訊領(lǐng)域中，預(yù)計(jì)在2021年會(huì)廣泛應(yīng)用。但是5G通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，若將二者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，勢(shì)必會(huì)帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。文章結(jié)合5G通信技術(shù)背景下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展，展開具體的分析。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用發(fā)展

近年來，物聯(lián)網(wǎng)借助其強(qiáng)大的功能得到人們廣泛的關(guān)注，不論是在人們的生活還是工作中，都得到普遍的應(yīng)用。伴隨5G通信技術(shù)的提升，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展又進(jìn)入更深的層次，并具有巨大的應(yīng)用潛力。在5G通信技術(shù)的時(shí)代背景下，若想確保物聯(lián)網(wǎng)更好地發(fā)展，要將二者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)5G通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。

1 5G通信技術(shù)的概況與發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 概況

5G網(wǎng)絡(luò)作為第5代移動(dòng)通信技術(shù)，也是當(dāng)下4G網(wǎng)絡(luò)的下一代網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)如今，5G通信技術(shù)主要包括無線技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩個(gè)方面。其中，無線技術(shù)涉及多個(gè)領(lǐng)域，即MIMO技術(shù)、超高密度組網(wǎng)技術(shù)、多址接入技術(shù)、編碼技術(shù)等；而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括切片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)技術(shù)、移動(dòng)邊緣計(jì)算機(jī)技術(shù)等。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

目前，5G已經(jīng)成為全球研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。早在2014年，韓國的三星電子企業(yè)就已經(jīng)開發(fā)出以5G通信技術(shù)為核心的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，經(jīng)過數(shù)年的研發(fā)，5G通信技術(shù)時(shí)代的到來指日可待。與當(dāng)下普遍應(yīng)用的4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，5G通信技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，即速率的提升、容量的增大、延時(shí)的降低方面。5G通信技術(shù)的速率可以在10 Gbps左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是4G網(wǎng)絡(luò)速度的數(shù)10倍；在容量方面，5G通信技術(shù)也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是4G網(wǎng)絡(luò)容量的百倍至千倍；在延時(shí)方面，5G通信技術(shù)的延時(shí)可以控制在5～10 ms，最低可以控制在1 ms。根據(jù)這些顯著的優(yōu)勢(shì)，使得5G通信技術(shù)能夠成功取替4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并成為日后的主流通信技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，5G通信技術(shù)在智能設(shè)備上也得到了良好的應(yīng)用。不僅在智能手機(jī)和平板電腦上可以廣泛應(yīng)用，還能在健身器、智能手表等移動(dòng)設(shè)備上得到良好的支持，符合時(shí)代發(fā)展與進(jìn)步的需求。此外，5G通信技術(shù)更加多樣化，會(huì)在2020年推出全新的技術(shù)，并帶動(dòng)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，例如芯片、軟件、器件等。將5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，將會(huì)推動(dòng)ICT技術(shù)的創(chuàng)新[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)的概況與發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 概況

物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊網(wǎng)后發(fā)展的又一種信息產(chǎn)業(yè)，還被稱之為傳感網(wǎng)。具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，不論是在城市安全、智能交通中，還是公共衛(wèi)生、工業(yè)生產(chǎn)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都發(fā)揮著自身特有的功能與優(yōu)勢(shì)，為人們的生活與工作提供了顯著的便捷。簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)作為一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是將物品與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并展開信息交換與通訊，進(jìn)而對(duì)智能化進(jìn)行準(zhǔn)確地識(shí)別、定位、監(jiān)管與追蹤。但是，“物聯(lián)網(wǎng)+”并未是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的唯一核心，其中還包括以智能化為主，物物相連的一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，可以借助3個(gè)結(jié)構(gòu)層次將其實(shí)現(xiàn)。（1）感知層，將其直接與物體、設(shè)備相銜接。作為物聯(lián)網(wǎng)中一項(xiàng)最基礎(chǔ)的部分，該層次的功能主要是對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集與感知。（2）網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)闹匾ǖ?，也是確保物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)得到穩(wěn)定應(yīng)用的主要支撐技術(shù)。需要在結(jié)構(gòu)完善、合理的網(wǎng)絡(luò)層下，才能夠保證數(shù)據(jù)信息的有效傳輸。（3）應(yīng)用層，該層次是結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的不同需求進(jìn)行調(diào)整的關(guān)鍵部分，借助平臺(tái)與服務(wù)來處理信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而保證不同的功能得以實(shí)現(xiàn)。

2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

就目前實(shí)際情況來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)早已經(jīng)被應(yīng)用在人們的工作與生活中，并能充分滿足各個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際需求。但是，受到4G通信技術(shù)速率、容量、延時(shí)的影響，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展造成了一定的阻礙，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)難以更加深入地應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于智能化的應(yīng)用具有一定的要求，如果只依靠4G技術(shù)很難滿足其發(fā)展需求，但是5G技術(shù)的出現(xiàn)，能夠在最大限度上促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

3 5G通信技術(shù)背景下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展

3.1 速率優(yōu)勢(shì)帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展受到限制的主要影響因素即通信速率。在當(dāng)下的4G網(wǎng)絡(luò)背景下，物聯(lián)網(wǎng)的通信速率很難滿足自身發(fā)展與應(yīng)用的需求，無法獲取大量的數(shù)據(jù)信息。如果傳輸數(shù)據(jù)過大，很容易出現(xiàn)諸多不確定的因素，例如網(wǎng)絡(luò)堵塞、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等情況，這樣就會(huì)導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)感知層的數(shù)據(jù)不能夠在第一時(shí)間傳輸至應(yīng)用層。在這種情況下，便會(huì)很容易出現(xiàn)安全隱患。

但5G通信技術(shù)的出現(xiàn)，被高效地應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中，借助5G通信技術(shù)自身高速率、大容量與低延時(shí)的優(yōu)勢(shì)下，能夠在最大限度上滿足物聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的傳輸需求，進(jìn)而保證物聯(lián)網(wǎng)能夠得到全面和更深一層次的應(yīng)用。在智能化的時(shí)代浪潮中，網(wǎng)絡(luò)的速率對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重要作用。當(dāng)下的4G網(wǎng)絡(luò)與WiFi無線網(wǎng)絡(luò)都很難滿足物聯(lián)網(wǎng)智能化的需求，需要利用5G通信技術(shù)作為發(fā)展基礎(chǔ)。5G通信技術(shù)的建成，人們的上網(wǎng)速度會(huì)隨之提升，由于5G通信技術(shù)的傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過4G，意味著人們通過智能手機(jī)與其他電子產(chǎn)品獲取數(shù)據(jù)信息的時(shí)間會(huì)大大縮短。從整體上看，5G通信技術(shù)會(huì)將以往的控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔?，?G通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用提供保障[3]。

3.2 安全優(yōu)勢(shì)帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，充分實(shí)現(xiàn)了物物相連，使得人們?cè)谌粘９ぷ髋c生活中的各部分得到了有效連接，因此，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全有了更高的要求。即便5G通信技術(shù)在速率、容量與延時(shí)上有了顯著的優(yōu)勢(shì)，但是安全問題是其發(fā)展過程中的又一大全新的威脅。如果5G通信技術(shù)的安全難以得到保證，那么基于5G通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也會(huì)難以發(fā)展。但是，5G通信技術(shù)具備較為完善的安全防護(hù)機(jī)制，進(jìn)而為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用提供了保障。5G通信技術(shù)的安全防護(hù)機(jī)制是參考了4G網(wǎng)絡(luò)的安全參考架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，無線空口安全與網(wǎng)絡(luò)等安全機(jī)制的支持，更深一層次地確保了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安全性能。因此，5G通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的安全應(yīng)用具有較高的要求，例如建筑防盜、高速監(jiān)控等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。在5G通信技術(shù)中，會(huì)涉及諸多先進(jìn)的天線傳輸技術(shù)，在改變馬蜂窩網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還能夠?qū)Ω鱾€(gè)終端的通訊方式提供多樣化的服務(wù)。這樣不僅能夠幫助物聯(lián)網(wǎng)在5G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展覆蓋面積與頻段，還可以減小以往的終端模塊體積[4]。

3.3 便捷優(yōu)勢(shì)帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

在5G通信技術(shù)的應(yīng)用下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)得到更為便捷、簡單的應(yīng)用。一方面，5G手機(jī)的出現(xiàn)，不僅不會(huì)打破物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原有的布局，還會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的建筑展開智能化的改造，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的建筑環(huán)境造成破壞。另一方面，5G通信技術(shù)所衍生的智能設(shè)備的數(shù)量與類型也會(huì)大幅度增加，進(jìn)而為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)，使得物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用變得更加普遍與便捷。同時(shí)，5G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在設(shè)備上也得到了充分的體現(xiàn)，5G通信技術(shù)是借助毫米波來展開通信，能夠縮小通信設(shè)備的占地面積，為小型化、便捷化設(shè)備的生產(chǎn)與發(fā)展提供了保障，并具有良好的推動(dòng)作用[5]。

此外，5G通信技術(shù)的出現(xiàn)，廣大用戶還能夠體驗(yàn)到4G網(wǎng)絡(luò)中未開發(fā)的功能，并將其得以運(yùn)用至人們的日常工作與生活，將其在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)展與應(yīng)用，為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的研發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。例如，在5G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，人工智能會(huì)得到廣泛的使用，智能導(dǎo)航駕駛將會(huì)出現(xiàn)在實(shí)際的應(yīng)用中，能夠?yàn)轳{駛?cè)藛T的安全提供保證，為駕駛員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。因此，在5G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，物聯(lián)網(wǎng)中的其他潛在的功能與作用也能夠被充分挖掘，進(jìn)而能夠?yàn)槿藗兲峁└颖憬莸姆?wù)。在全球化的背景下，只有將5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到有效的結(jié)合與創(chuàng)新，才能夠確保我國的整體文化軟實(shí)力得到顯著的提升，進(jìn)而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下站穩(wěn)腳步[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是促進(jìn)時(shí)代進(jìn)步的關(guān)鍵所在。在5G通信技術(shù)的支持下，物聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的安全、速度得到了保證，進(jìn)而將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，為智能化奠定了有效的技術(shù)支持。這種技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上將會(huì)改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

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