物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境背景下的5G通信技術(shù)應(yīng)用研究

徐乙珅，潘 磊

（1.中國鐵塔股份有限公司宿遷市分公司，江蘇 宿遷 223800；2.中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，不僅走進(jìn)了人們的日常生活中，并且在一些基礎(chǔ)性的行業(yè)領(lǐng)域也開始得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)日常生活帶來了很多的變化。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和智能化的研究有了更為深入的變化，所以要求5G通信技術(shù)有更快的發(fā)展速度，以滿足多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的變化需求，為其提供更加便利的服務(wù)。

1 物聯(lián)網(wǎng)和5G通信技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G通信技術(shù)的關(guān)聯(lián)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)受關(guān)注的程度也在日益增加，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)對(duì)人們的日常生活的影響也在逐步地增加，甚至改變了人們?cè)热粘Ｉ钪械哪Ｊ?。如果從物?lián)網(wǎng)的角度來講，物聯(lián)網(wǎng)可以應(yīng)用的領(lǐng)域非常的廣泛，并且部分物聯(lián)網(wǎng)還可以作用于移動(dòng)終端上。由此可以看出物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展的巨大前景，所以在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候如果只是采用較為滯后的技術(shù)來完成構(gòu)建，會(huì)給以后物聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)發(fā)展帶來較大的阻礙，不能使物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮自身最大的作用。所以為了更好地發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的作用，其構(gòu)建應(yīng)該采用更為先進(jìn)的無線通信技術(shù)來完成物聯(lián)網(wǎng)的搭建，最終實(shí)現(xiàn)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)。雖然從現(xiàn)階段來看物聯(lián)網(wǎng)，在以往的時(shí)候其通信無論是采用Wi-Fi還是4G通信技術(shù)，其作用都十分明顯并且都可以滿足物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求。但是4G通信技術(shù)與5G無線通信技術(shù)相比其性能還是相差很多，更加容易受到其他的因素影響，從而影響了傳輸?shù)馁|(zhì)量。5G無線通信技術(shù)如果應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)中，就可以為其提供一定的保障，確保在運(yùn)行和性能方面的效果更佳，更好的服務(wù)生產(chǎn)和生活。而且未來物聯(lián)網(wǎng)會(huì)深入到人們的日常生活中，比如說在智能家電方面，以后在家庭中的很多的家電都可以實(shí)現(xiàn)智能化，而物聯(lián)網(wǎng)則可以將這些智能化進(jìn)行有效的連接，同樣也可以與移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行連接。用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程操控，為用戶節(jié)省更多的時(shí)間。未來5G無線通信技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)接入融合，并且借助自身的高效率和多樣化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以從渠道進(jìn)入到互聯(lián)網(wǎng)中，具有十分重要的使用價(jià)值。

1.2 5G通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

另外5G通信技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展和改善，5G通信技術(shù)已經(jīng)日趨完善，在很多的方面都取得了應(yīng)用成果，并且具有明顯的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)。首先5G技術(shù)有著更高的穩(wěn)定性和信息傳輸速度。所以在應(yīng)用的過程中，不僅可以提升信號(hào)覆蓋的效率，還可以進(jìn)一步地突破限制，使網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的覆蓋率的范圍更廣。其次5G無線通信技術(shù)在應(yīng)用的過程中，有著更多的信道可供選擇，這可以有效地改善網(wǎng)絡(luò)高峰期的擁堵情況。同時(shí)，5G無線通信技術(shù)還具備更加優(yōu)秀的信息數(shù)據(jù)的收集和分析能力，可以對(duì)海量的信息進(jìn)行有效的甄別，提取其中存在的有效的消息，減少數(shù)據(jù)分析的有效獲取的時(shí)間。另外5G無線通信技術(shù)在應(yīng)用過程中，對(duì)頻率的利用率更高，因?yàn)橐酝耐ㄐ偶夹g(shù)大部分利用的頻段都是低頻，而5G通信技術(shù)利用的頻段是效率更高的高頻，可以根據(jù)實(shí)際的發(fā)展和頻段發(fā)布的規(guī)律，強(qiáng)化信號(hào)布局規(guī)劃，也能促進(jìn)技術(shù)的革新，使之在數(shù)據(jù)傳輸總量不變的大前提下，仍舊可以不斷增強(qiáng)信號(hào)接收的強(qiáng)度。總而言之5G無線通信技術(shù)具有巨大的發(fā)展前景，是未來整個(gè)無線通信行業(yè)發(fā)展中的一個(gè)主要方向和趨勢(shì)，所以現(xiàn)階段需要重視提升5G通信技術(shù)的應(yīng)用效果，為用戶提供更好的使用體驗(yàn)。

2 5G通信技術(shù)發(fā)展的特征

2.1 數(shù)據(jù)流量增加

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量直線提升，并且對(duì)現(xiàn)代生活中必不可少的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的要求也在逐漸地提升，導(dǎo)致4G通信技術(shù)不能滿足現(xiàn)階段人們的所有需求。另外也由于近些年的網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)量一直處于不斷增加的狀態(tài)，導(dǎo)致4G移動(dòng)通信網(wǎng)速越來越慢，甚至網(wǎng)絡(luò)高峰期會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域內(nèi)的通信信號(hào)中斷，其信號(hào)的強(qiáng)度也十分有限，不能滿足人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)日益增高的需求，嚴(yán)重地影響了用戶們的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體驗(yàn)。因?yàn)閿?shù)據(jù)流量需求的不斷增加，所以5G通信技術(shù)在4G基礎(chǔ)上對(duì)其傳輸速度和質(zhì)量進(jìn)行極大程度上的改善和提升，其網(wǎng)速有了顯著的提升，可以最大程度上滿足人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信的需求，甚至在網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí)段，用戶們也可以得到良好的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體驗(yàn)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)峰值速率增加

網(wǎng)絡(luò)峰值速率是指在通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程中，通信技術(shù)可以使其達(dá)到的一個(gè)最快的傳輸速度。雖然4G通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)峰值一般情況下最快的傳輸速度可以到達(dá)600Mbit/s，但是5G通信技在網(wǎng)絡(luò)峰值的最低的速率就已經(jīng)可以達(dá)到10Gb/s，即使在網(wǎng)絡(luò)異常繁忙和擁堵的情況下，對(duì)5G的峰值速率影響也不會(huì)很大。5G的網(wǎng)絡(luò)峰值速率與4G相比，有著絕對(duì)的跨越式的發(fā)展。其流量速率有了質(zhì)的飛躍，峰值速率有著極大地提升，網(wǎng)絡(luò)用戶的體驗(yàn)有了明顯的改善。

2.3 延遲短，連接可靠性高

基于5G的商用場景不同，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的延遲和可靠性要求各不相同，uRLLC場景對(duì)吞吐量、延遲時(shí)間和可用性等性能的要求十分嚴(yán)格，應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)制造或生產(chǎn)流程的無線控制、遠(yuǎn)程手術(shù)、智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化以及運(yùn)輸安全。

2.4 提升聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量

在現(xiàn)階段社會(huì)的發(fā)展中，個(gè)體用戶可以支配的移動(dòng)電子設(shè)備較多，如果以個(gè)體家庭計(jì)算，其設(shè)備的數(shù)量就更多了。但是如果聯(lián)網(wǎng)設(shè)備過多，會(huì)嚴(yán)重影響到網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，4G通信技術(shù)并不能滿足大量的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行高速傳輸。所以需要強(qiáng)化聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)信息的交互性影響，使其隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量增多其網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍也需要更加的廣泛，其傳輸?shù)乃俾室惨兴嵘?。?G通信技術(shù)作為現(xiàn)階段的重要研發(fā)技術(shù)，在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量方面也有著大幅度的提升，在有效擴(kuò)大5G通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍的同時(shí)，也可以有效的滿足人們的信息交互需求，滿足現(xiàn)階段人們對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)的需求，進(jìn)行多設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，并且每個(gè)設(shè)備都可以進(jìn)行高速傳輸。

3 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境背景下的5G通信技術(shù)應(yīng)用研究

3.1 高頻段傳輸技術(shù)的應(yīng)用

在基于物聯(lián)網(wǎng)的大背景下，5G通信技術(shù)的應(yīng)用中高頻段傳輸技術(shù)是其中的關(guān)鍵性技術(shù)。因?yàn)樵诂F(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展中，很多的行業(yè)進(jìn)入了高速的發(fā)展階段，其網(wǎng)絡(luò)容量的需求也在逐步增大，并且還要求電腦速率有更快的發(fā)展。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的空間也實(shí)現(xiàn)了大范圍的擴(kuò)展，人們對(duì)于短時(shí)間的應(yīng)有需求也在不斷的上漲，所有需要根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)資源進(jìn)行整合。在應(yīng)用的過程中，如果出現(xiàn)大范圍的使用需求，首先需要考慮是在最短的時(shí)間內(nèi)滿足其需求，實(shí)現(xiàn)高效化的應(yīng)用。另外在應(yīng)用的過程中因?yàn)楦哳l段傳輸技術(shù)自身的獨(dú)特性，具備體積小、耗材小等方面發(fā)展特征，所以可以實(shí)現(xiàn)時(shí)效內(nèi)小型化的發(fā)展。在發(fā)展的過程中將高頻段傳輸通信的發(fā)展得以完善，并且與5G技術(shù)相融合，使其不僅有著優(yōu)質(zhì)的匹配性，還可以使其使用性能也得以發(fā)展。

3.2 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G通信技術(shù)和4G通信技術(shù)相比，在數(shù)據(jù)流量方面存在明顯的差異性，前者的容量和處理速度都有著明顯優(yōu)越性，并且可以高達(dá)千倍以上。在5G通信技術(shù)的發(fā)展過程中，嘗試將現(xiàn)階段的多種無線網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，使其充分發(fā)揮自身的性能，從而有效的縮小其覆蓋的面積和范圍?；诖?，在技術(shù)應(yīng)有分割的過程中，可以達(dá)到預(yù)期的概率逐漸降低，所以在這樣的條件之下，密集化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著重要的應(yīng)用作用。在發(fā)展的過程中需要針對(duì)這種密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行細(xì)致地分析，根據(jù)分析可知密集化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一個(gè)是要在宏基站的外部空間建立一個(gè)室外空間，并且還可以對(duì)其技術(shù)開展的范圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣梗瑸橐院蟮陌l(fā)展提供足夠的容量，使系統(tǒng)具備較高的靈活性。另一方面是需要在設(shè)置室外空間的過程中，根據(jù)密集型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和升級(jí)，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的不斷提升，實(shí)現(xiàn)階段數(shù)據(jù)信息的高效推進(jìn)。

3.3 智能化技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的5G通信技術(shù)的發(fā)展過程中，其發(fā)展的方向應(yīng)該是根據(jù)用戶的需求進(jìn)行不間斷的調(diào)整?，F(xiàn)階用戶的服務(wù)需求是多元化，所以需要將5G技術(shù)的服務(wù)基準(zhǔn)再一次的提升，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化的數(shù)據(jù)系統(tǒng)的傳遞和運(yùn)輸。但是如果從智能化的技術(shù)的角度方面來看，5G通信技術(shù)的發(fā)展以云計(jì)算平臺(tái)為主，圍繞其構(gòu)架一個(gè)大型的服務(wù)器，用現(xiàn)階段可利用的最大容量和運(yùn)行速度來滿足用戶的多元化需求，并且在發(fā)展的過程中不斷地增強(qiáng)云計(jì)算的計(jì)算能力。在智能化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要與交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行深度的融合。不僅如此，還需要將很多的其他設(shè)備和基站也進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以此來保障數(shù)據(jù)高效更新的時(shí)效性，保證數(shù)據(jù)的更新速度。

3.4 全頻段技術(shù)

在4G通信技術(shù)的發(fā)展過程中，其工作的頻段大致保持在3GHz以內(nèi)，所以與5G通信技術(shù)相比，其頻段資源相對(duì)來說較為匱乏。在4G通信技術(shù)下，由于頻段的匱乏和利用率不高，導(dǎo)致無法滿足短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)使用的高峰。而5G通信技術(shù)則是全頻段的技術(shù)，其頻段資源豐富，可以對(duì)各個(gè)不同的頻段資源進(jìn)行充分地利用，有效地提升其系統(tǒng)容量和信息傳輸?shù)乃俣取?G通信技術(shù)是基于4G通信技術(shù)的一種升級(jí)和優(yōu)化，雖然現(xiàn)在的5G通信技術(shù)的發(fā)展還是處于探索發(fā)展的時(shí)期，但是工作頻段的資源的應(yīng)用已經(jīng)有了巨大的進(jìn)步。除此以外，還可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)天線的小型化的轉(zhuǎn)變發(fā)展，在降低信號(hào)設(shè)備體型的時(shí)候還可以有效地提升其網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸速度。

3.5 異構(gòu)技術(shù)

在5G通信技術(shù)的應(yīng)有用過程中，其異構(gòu)技術(shù)是系統(tǒng)內(nèi)部的構(gòu)成的核心影響因素之一，對(duì)于5G技術(shù)的發(fā)展有著明顯的影響作用。因?yàn)楫悩?gòu)技術(shù)具有強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)能力，可以有效地提升網(wǎng)絡(luò)中的信息存儲(chǔ)量，為其信息傳輸?shù)奈磥戆l(fā)展打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。異構(gòu)技術(shù)在具體的應(yīng)用過程中，能夠靈活地把握網(wǎng)絡(luò)和終端之間的實(shí)際聯(lián)系，以此來滿足很多的不同設(shè)備的運(yùn)行需求，滿足現(xiàn)階段的5G研發(fā)的需求。雖然異構(gòu)技術(shù)在5G通信技術(shù)的應(yīng)用中有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但是其缺點(diǎn)也十分明顯，很容易受到外在因素的干擾。因此在發(fā)展的過程中，其研究的重點(diǎn)內(nèi)容是在于提升異構(gòu)技術(shù)的抗干擾的能力，并且將其中的構(gòu)成結(jié)構(gòu)作為研究中的切入點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行距離調(diào)整，確保異構(gòu)技術(shù)可以有足夠的抗干擾的應(yīng)有效果。

3.6 毫米波技術(shù)

在當(dāng)前的5G通信技術(shù)的應(yīng)用的過程中，其毫米波技術(shù)的應(yīng)用具有十分重要的作用，因?yàn)殡S著通信技術(shù)的不斷的發(fā)展，現(xiàn)如今的頻譜的資源出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的短缺的現(xiàn)象，而毫米波技術(shù)則可以很好的改善這一條件，使得毫米波技術(shù)的可以在5G通信技術(shù)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。雖然在具體的應(yīng)用的過程中，如果從波長的角度進(jìn)行思考，毫米波的波長并不優(yōu)于其他的波長，但是卻在保障天線的應(yīng)用效果的這一方面有著其他技術(shù)的無法比擬的優(yōu)勢(shì)。而且毫米波的頻譜的寬度在一定的條件下，其穩(wěn)定性和可靠性有著突出的優(yōu)勢(shì)，并且也有利于提升5G通信技術(shù)的傳輸水平和抗干擾性能上。另外，毫米波技術(shù)帶給5G通信技術(shù)的作用也不僅如此，由于毫米波也具有良好的方向性能，在信息的傳輸這一方面也要具有良好的應(yīng)用效果，可以防止5G通信技術(shù)的在應(yīng)用的過程中被竊聽的情況的發(fā)生。由此可以看出，毫米波技術(shù)的應(yīng)有對(duì)于5G通信技術(shù)的具有多方面的促進(jìn)作用，可以有效的提高5G通信技術(shù)的可靠性和安全性。

3.7 SDN技術(shù)

在5G通信技術(shù)中應(yīng)用SDN技術(shù)，這種技術(shù)主要是被應(yīng)用到平面數(shù)據(jù)的分析和控制等方面，可以幫助有效的改善其應(yīng)用的效果。在具體的應(yīng)用的過程中，則是通過SDN技術(shù)來直接控制平面，為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架編程創(chuàng)造有利的條件。而且也有利于強(qiáng)化在控制中心和存儲(chǔ)庫的應(yīng)用，幫助構(gòu)建動(dòng)態(tài)網(wǎng)口，通過SDN技術(shù)將5G通信技術(shù)的中無線控制和虛擬架構(gòu)等功能都得到充分的發(fā)揮，使得5G通信技術(shù)的應(yīng)用效果得到進(jìn)一步的發(fā)展?；谶@樣的情況，對(duì)SDN技術(shù)進(jìn)行更深層次的探究和分析，發(fā)現(xiàn)SDN技術(shù)的應(yīng)用也可以不斷的提高虛擬機(jī)管理的自動(dòng)化的發(fā)展，從而進(jìn)步的保障機(jī)器的生產(chǎn)率的逐步提升。而且SDN技術(shù)的應(yīng)用的范圍也十分的廣泛，可以應(yīng)該到很多的領(lǐng)域，特別實(shí)在制造企業(yè)和汽車行業(yè)中，是應(yīng)用的最為廣泛的，很多的汽車企業(yè)都會(huì)利用SDN技術(shù)來構(gòu)架企業(yè)的云服務(wù)和方案的防范，提升企業(yè)的服務(wù)能力。除此以外，應(yīng)用的SDN技術(shù)的5G通信技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和影響下，在智能家居這一方面也得到了十分廣泛的應(yīng)用，并且在未來的市場中智能家居的會(huì)有這較為廣大的發(fā)展前景，所以在智能家居層面的應(yīng)用也會(huì)逐步的擴(kuò)大。所以可以在未來的發(fā)展中占據(jù)一定的有利因素，現(xiàn)階段還是需要加強(qiáng)SDN技術(shù)和5G網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的構(gòu)建，減少原先網(wǎng)絡(luò)中需要配備路由的環(huán)節(jié)，從而更為提升網(wǎng)絡(luò)連接效率更為高速的發(fā)展。另外在具體的發(fā)展中，也需要借助SDN技術(shù)的來強(qiáng)化對(duì)智能家居設(shè)備功能進(jìn)行自動(dòng)化控制。

4 結(jié)束語

5G通信技術(shù)雖然在現(xiàn)階段還處于探索和研發(fā)中，但是基本上已經(jīng)取代了原來的通信技術(shù)，為人們的生活帶來了更高質(zhì)量和高效率的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，最大程度上滿足人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求?；谖锫?lián)網(wǎng)環(huán)境發(fā)展實(shí)際情況，5G通信技術(shù)的應(yīng)用將數(shù)據(jù)信息的傳輸?shù)挠行院退俾蔬M(jìn)行提升，其技術(shù)的應(yīng)用的最終目的是解決技術(shù)發(fā)展中的存在各種問題，使5G通信技術(shù)的發(fā)展更加順利，為人們的日常生活帶來更大的便利。