物聯(lián)網(wǎng)和5G及技術(shù)的集成思考

張毅 牛敏杰 李軍

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物互聯(lián)”。要達(dá)成這一目標(biāo)，就需要5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步完善。本文主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)進(jìn)行探討，首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)，以及5G技術(shù)發(fā)展對(duì)物聯(lián)網(wǎng)積極影響。并進(jìn)一步探討了物聯(lián)網(wǎng)中涉及到的5G技術(shù)應(yīng)用，最后介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的部分應(yīng)用場(chǎng)景，希望能對(duì)未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，提供一些有益參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);5G技術(shù);萬(wàn)物互聯(lián);技術(shù)應(yīng)用

一、物聯(lián)網(wǎng)及5G技術(shù)分析

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，簡(jiǎn)而言之，是一種實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物互聯(lián)”的技術(shù)。萬(wàn)物互聯(lián)的形成，主要通過(guò)信息傳感器、紅外感應(yīng)器、射頻識(shí)別設(shè)備、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等技術(shù)設(shè)備予以實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)脫胎于互聯(lián)網(wǎng)，它是在互聯(lián)網(wǎng)信息連接的基礎(chǔ)上，所形成的物與物的連接。物聯(lián)網(wǎng)的主要功能，包括以下幾個(gè)方面：首先，虛擬感知。物聯(lián)網(wǎng)能夠通過(guò)感知設(shè)備，對(duì)各類聯(lián)網(wǎng)物品進(jìn)行虛擬性的連接和感知。其次，信息傳輸。物聯(lián)網(wǎng)會(huì)運(yùn)用通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物品信息的高效傳輸與信息交流。最后，智能處理[1]。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)對(duì)物品信息進(jìn)行分析，然后進(jìn)行進(jìn)一步的智能化處理。智能化處理能有效調(diào)節(jié)物品狀態(tài)，確保其狀態(tài)符合相應(yīng)的使用要求。

1.2 5G技術(shù)分析

5G技術(shù)，即第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱。它是在4G基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。對(duì)比原有的3G與4G技術(shù)，5G通信技術(shù)擁有更高的傳輸效率、更低的延遲等待，并在系統(tǒng)容量及大規(guī)模設(shè)備連接等多個(gè)方面，具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。5G技術(shù)的出現(xiàn)，是社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物。當(dāng)前，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與快速發(fā)展，接入網(wǎng)絡(luò)的用戶規(guī)模和數(shù)據(jù)需求，都呈現(xiàn)出了爆發(fā)式的增長(zhǎng)。因此對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、頻譜利用效率，以及資源的智能利用 ，都提出了更高的要求，這些都是5G產(chǎn)生和發(fā)展的有利推動(dòng)條件。

二、5G技術(shù)發(fā)展對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的積極影響

5G技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，極大的提升了傳輸效率，保障了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)用性，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和普及具有重要意義。主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

2.1 5G技術(shù)能夠承載更大的數(shù)據(jù)流量，便于接入更多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所要求的“萬(wàn)物互聯(lián)”，會(huì)大大提升聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的接入數(shù)量，和由此產(chǎn)生了用戶數(shù)據(jù)流量，以便于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。但這勢(shì)必會(huì)給網(wǎng)絡(luò)傳輸造成極大負(fù)荷，甚至引發(fā)網(wǎng)絡(luò)延遲、數(shù)據(jù)中斷等情況，不僅降低了用戶體驗(yàn)，也阻礙了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及[2]。而5G技術(shù)不僅擁有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)承載能力，同時(shí)有具有高效穩(wěn)定的傳輸特點(diǎn)，因此能夠在接入更多設(shè)備的同時(shí)，保障數(shù)據(jù)傳出的穩(wěn)定性。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，具有極其重要的意義。

2.2 5G技術(shù)的傳輸速率和可靠性更高，有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及

4G網(wǎng)絡(luò)下的數(shù)據(jù)傳輸峰值不到1Gbit/s，而5G技術(shù)的峰值速率則可達(dá)到十倍以上的10Gbit/s，。在此基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)傳輸，能夠更加穩(wěn)定和高效，極大的滿足了用戶的信息傳輸述求。也更加符合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求，避免了原有4G條件下的物聯(lián)網(wǎng)傳輸不暢造成的應(yīng)答延遲。特別需要注意的是，物聯(lián)網(wǎng)在某些關(guān)于人民生命財(cái)產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)的輸出速率及穩(wěn)定性非常重要，否則極容易留下安全隱患。因此必須在5G條件成熟，傳輸效率和穩(wěn)定性都得到保障的時(shí)候，方可開(kāi)啟此類領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

三、物聯(lián)網(wǎng)中所涉及5G技術(shù)分析

要實(shí)現(xiàn)并普及物聯(lián)網(wǎng)中的“萬(wàn)物互聯(lián)”，離不開(kāi)相關(guān)5G技術(shù)的應(yīng)用。主要包括以下幾個(gè)方面的技術(shù)：

3.1 5G的高頻段傳輸技術(shù)

目前的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，普遍采用3GHz之內(nèi)頻段。這樣的頻段雖然可以滿足人們的日常通信，但若遇到大規(guī)模的線上活動(dòng)，就可能會(huì)出現(xiàn)頻譜資源不足的，并進(jìn)一步造成網(wǎng)絡(luò)擁擠，用戶體驗(yàn)變差的情況[3]。針對(duì)此類情況，5G技術(shù)對(duì)高頻段進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，并將毫米波技術(shù)引入了5G建設(shè)中。毫米波技術(shù)，具有設(shè)備體積小、短距通信速度快等優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，其穿透力相對(duì)較弱、易受外部環(huán)境干擾。也因此，需要針對(duì)毫米波技術(shù)和射頻設(shè)備，進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)革新，這也是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)及5G技術(shù)的重要發(fā)展課題之一。

3.2高密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到最后的“萬(wàn)物互聯(lián)”，需要萬(wàn)物具有智能化特點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物的多元化和連接的智能化，離不開(kāi)高密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持。在5G技術(shù)的普及過(guò)程中，需要進(jìn)行更高的網(wǎng)絡(luò)布置密度，和更深的網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣度。只有滿足上述條件，才能保證“萬(wàn)物互聯(lián)”的通信要求。此外，還應(yīng)該通過(guò)增加基站的天線數(shù)量、強(qiáng)化基站的信號(hào)強(qiáng)度等措施，讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加穩(wěn)定而靈活?？偠灾?，高密集網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)縮短信號(hào)兩端的傳輸距離，以及強(qiáng)化終端設(shè)備性能的方式予以實(shí)現(xiàn)的，而要實(shí)現(xiàn)高密度的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，還需要對(duì)具體物聯(lián)網(wǎng)的使用情況，進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布局，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率[4]。

四、基于5G技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景

就目前的狀況來(lái)看，基于5G技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，主要包括以下領(lǐng)域的運(yùn)用：

4.1物流行業(yè)的運(yùn)用

在“網(wǎng)購(gòu)”早已變成習(xí)慣的當(dāng)下，快遞行業(yè)也得到了極大發(fā)展。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步成熟，也各物流行業(yè)帶來(lái)了變化。以“京東自營(yíng)”為例，當(dāng)用戶在網(wǎng)購(gòu)之后，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)通過(guò)用戶的手機(jī)定位信息，選擇出最接近客戶的京東倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行配貨和運(yùn)輸。這樣，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)極大縮短了物流的運(yùn)輸線路，節(jié)約了物流的人力和時(shí)間成本。

4.2智能客廳中的運(yùn)用

智能課堂是目前最貼近人們生活的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之中，許多如電視、空調(diào)、點(diǎn)燈、音響、掃地機(jī)器人等，都能通過(guò)wifi接入互聯(lián)網(wǎng)。人們能夠通過(guò)手機(jī)、遙控器、智能音箱等，實(shí)現(xiàn)對(duì)此類IOT接入設(shè)備的控制，極大的便捷了人們的日常生活[5]。但這還只是一個(gè)方向，并不是真正的萬(wàn)物互聯(lián)。在5G逐步普及下，物聯(lián)網(wǎng)也必然日新月異，并最終實(shí)現(xiàn)無(wú)需網(wǎng)關(guān)和配置路由情況下的，真正的、持續(xù)在線的萬(wàn)物智能化。

結(jié)束語(yǔ)

5G技術(shù)的發(fā)展為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為5G技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)條件，兩者相輔相成。而隨著5G技術(shù)的逐步普及，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日趨成熟，“萬(wàn)物互聯(lián)”也必將在不就的將來(lái)成為現(xiàn)實(shí)，并徹底改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活方式。

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