物聯(lián)網(wǎng)形勢下的5G通信技術(shù)應(yīng)用

莊保良

（中海油信息科技有限公司，廣東 深圳 518067）

0 引言

移動通信技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，使網(wǎng)絡(luò)垂直深入到各種社會活動中。物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代信息、通訊行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，將社會中的各種人、物進(jìn)行互聯(lián)，在增加工作、活動效率的方面，體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)價值。而現(xiàn)代社會、人群對效率的追求，使網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)朝著更快、更有效的方向發(fā)展，也使移動通信技術(shù)從2G、3G、4G一直發(fā)展到今天的5G時代[1]。

1 物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術(shù)的概念及兩者之間的聯(lián)系

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)簡單來說，就是將參與社會生產(chǎn)、生活活動中的設(shè)備、物體通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，并對其進(jìn)行統(tǒng)一的管理、控制，使這些設(shè)備能夠在良好的協(xié)調(diào)下，提升運行、活動的效率。從技術(shù)角度上來講，使用具有聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備，或者通過芯片、控制器等方式為設(shè)備添加聯(lián)網(wǎng)功能，并使用傳感器、計算機(jī)、控制系統(tǒng)等物來增加各個設(shè)備之間的聯(lián)系，使其能夠協(xié)調(diào)工作，共享資源，從而減少重復(fù)的信息采集、資源獲取，達(dá)到資源的有效利用，并提升設(shè)備的工作效率[2]。

1.2 5G通信技術(shù)

5G通信技術(shù)也就是第五代移動通信技術(shù)，每一代移動通信技術(shù)的更新都使移動網(wǎng)絡(luò)的各種性能變的更加優(yōu)秀。首先，5G通信技術(shù)的傳輸速率得到極大的提高，將網(wǎng)絡(luò)傳輸速率提升了數(shù)百倍，按照平均值的速度測量也達(dá)到了20倍左右的增加值，網(wǎng)絡(luò)延遲的時間也縮短了23倍，使其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用范圍變的更加寬泛；其次，5G通信技術(shù)在提升網(wǎng)絡(luò)速度的同時，提升了可同時接入同一網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)量，也就是網(wǎng)絡(luò)容量的提升，現(xiàn)代社會中生活、工作等各項活動中網(wǎng)絡(luò)的垂直深入，使網(wǎng)絡(luò)無處不在，因此網(wǎng)絡(luò)中需要接入的設(shè)備數(shù)量也飛速增加，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求就變的越高，而5G通信技術(shù)帶來的容量提升達(dá)到4G的100倍甚至1000倍左右；最后，5G通信技術(shù)良好的網(wǎng)絡(luò)切換、接入速率，使其具有更快的相應(yīng)速度，也變相提升了5G信號的質(zhì)量，而在快速的網(wǎng)絡(luò)速度和相應(yīng)時間下，5G網(wǎng)絡(luò)的接入時間比4G降低了50倍左右，使5G網(wǎng)絡(luò)在工作、計算等活動中的優(yōu)勢一覽無余[3]。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)之間的聯(lián)系

5G通信網(wǎng)絡(luò)的移動特性，快速低延時并具有較高可靠性的通信優(yōu)勢，以及能夠容納大量聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的容量優(yōu)勢，使其在物聯(lián)網(wǎng)中具有及其重要的價值。首先，移動特性增強了社會交流中人與人之間的通信保障；而突出的通信優(yōu)勢則可以利用在物與物之間的通信，其中自動化生產(chǎn)、控制、無人駕駛、自動監(jiān)控等方面得到有效利用；其次，容量優(yōu)勢使其在物聯(lián)網(wǎng)中有較大的應(yīng)用空間，其中VR、AR、工業(yè)自動化、智能化互聯(lián)等業(yè)務(wù)中都得到廣泛的利用，同時5G通信技術(shù)的高密度、高覆蓋率、低延時、高效率等特點，使物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、更新獲得網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)的支持[4]。

2 物聯(lián)網(wǎng)形勢下的5G通信技術(shù)應(yīng)用

2.1 全頻段通信

5G通信技術(shù)使用全頻段來解決頻段資源的缺乏，同時利用軟件技術(shù)可以優(yōu)化設(shè)備的頻段使用、接入，從而達(dá)到對全頻段資源的利用，增加網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，從而達(dá)到提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通訊速率和信號的穩(wěn)定的目的。此外，5G通信技術(shù)支持小型化的信號天線將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，縮小物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備體積，并提升設(shè)備的接入量有積極的作用[5]。

2.2 密集網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)

5G通信技術(shù)將多個無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)性融合，使其形成更加密集的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，然后對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化、劃分，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠及時接入網(wǎng)絡(luò)，并擴(kuò)展5G網(wǎng)路的容量。這種密集型的網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)，讓5G網(wǎng)絡(luò)的靈活性變的更強，也是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能得到有效的發(fā)展。但是在進(jìn)行實際安裝時，需要在通信基站外圍布置更多的天線，并通過布置更多密集型網(wǎng)絡(luò)，使用節(jié)點來融合各個網(wǎng)絡(luò)，從而提升節(jié)點網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)信號強度以及通信效率[6]。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，使用5G技術(shù)基礎(chǔ)下的密集型網(wǎng)絡(luò)，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的傳輸數(shù)量、速度、穩(wěn)定性得到有效提升，而數(shù)據(jù)流量也明顯得到擴(kuò)展，從而進(jìn)一步擴(kuò)展5G通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。而在物聯(lián)網(wǎng)中，設(shè)備對無線網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量、效率都有較為嚴(yán)苛的要求，而5G通信技術(shù)可以滿足其需求，并在5G通信網(wǎng)絡(luò)中，體現(xiàn)出明顯的密集網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)特點。

2.3 智能技術(shù)應(yīng)用

依托5G通信技術(shù)中信息傳輸效率、準(zhǔn)確性、時延性的提升，物聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)處理可以擺脫小規(guī)模成本較高的個體處理，而交由更專業(yè)、集中化的云計算平臺來處理數(shù)據(jù)。而云計算平臺的管理者通過采用多型號、高計算速率的服務(wù)器進(jìn)行組合，使用交換設(shè)備來傳遞數(shù)據(jù)，并在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、處理過程中，提升數(shù)據(jù)的有效性，并及時反饋到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，最終體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢，從而發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的價值。此外，我國現(xiàn)階段云計算平臺的計算能力和存儲容量都屬于世界頂尖水平，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)中巨量數(shù)據(jù)的計算、處理，而5G通訊技術(shù)還可以利用通訊基站、云計算平臺，來優(yōu)化用戶服務(wù)內(nèi)容，并提供有效的網(wǎng)絡(luò)頻段需求，從而為物聯(lián)網(wǎng)用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。最后，物聯(lián)網(wǎng)通過5G通訊技術(shù)，將智能技術(shù)與物聯(lián)進(jìn)行融合、連接，達(dá)到快速的雙向信息傳遞，從而提升物聯(lián)網(wǎng)工作效率，而集中式數(shù)據(jù)處理方式也有利于提升物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的安全和處理質(zhì)量，并減少物聯(lián)網(wǎng)用戶的服務(wù)器成本投入，進(jìn)一步凸顯物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)價值[7]。

2.4 虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無論是使用軟件將5G通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定義，還是針對網(wǎng)絡(luò)的功能直接將其進(jìn)行虛擬化，都是5G通訊技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)，而虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以針對網(wǎng)絡(luò)的管理層和控制層，進(jìn)行構(gòu)建優(yōu)化，從而是其能夠發(fā)揮更好的安全、控制功能。而現(xiàn)階段自動化技術(shù)的使用過程中，都依賴于虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，同時利用軟件的圖像化編程，能夠有效調(diào)節(jié)自動化系統(tǒng)的功能，從而節(jié)約部分開發(fā)資金，并提升物聯(lián)網(wǎng)中自動化控制系統(tǒng)的效率以及準(zhǔn)確性。

虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實際價值在于對網(wǎng)路中的控制層、應(yīng)用層、管理層的創(chuàng)建，使其形成良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而對通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主調(diào)節(jié)。而物聯(lián)網(wǎng)中涉及的行業(yè)較為廣泛，行業(yè)之間、設(shè)備之間對通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的需求大不相同，使用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，能夠提升其實用價值，在實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能自動化控制功能中，能夠大幅提升數(shù)據(jù)、設(shè)備之間的交互效率，并提升數(shù)據(jù)傳輸、控制命令執(zhí)行的準(zhǔn)確性，和智能、自動化系統(tǒng)的安全性。

2.5 物與物之間的通訊連接

物聯(lián)網(wǎng)中物與物之間的通訊連接是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，在4G通訊時代通過廣泛建設(shè)通訊基站來構(gòu)建設(shè)備之間的通訊網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求，但是此類覆蓋方式有非常明顯的缺點，例如基站必須建設(shè)在寬闊、空曠的區(qū)域，在網(wǎng)絡(luò)頻段覆蓋范圍內(nèi)的障礙物，以及其結(jié)構(gòu)和材質(zhì)對信號的影響較大，同時物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備只有在基站范圍能才能享受通訊網(wǎng)絡(luò)，使用通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。5G通訊技術(shù)則是在設(shè)備之間直接建立通訊，使物與物之間進(jìn)行直連，從而將物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備的入網(wǎng)方式和聯(lián)網(wǎng)方式都得到了改善，將基站覆蓋范圍的限制、約束，進(jìn)行優(yōu)化，從而提升了5G通訊網(wǎng)絡(luò)對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的支持效果，保證5G通訊網(wǎng)絡(luò)的高效性。

2.6 物聯(lián)網(wǎng)形勢下5G通信技術(shù)必須注意的信息安全

在享受5G通訊技術(shù)帶來的便利的同時，還需要注意高速、高效率信息傳輸情況下，可能出現(xiàn)的信息安全問題。而信息傳輸速率的提升也意味著信息泄露等安全問題造成的影響越大。若需要解決信息安全問題可以采用的方法：首先，使用分布式認(rèn)證來提升物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備訪問網(wǎng)絡(luò)時的用戶安全性，通過主動的安全認(rèn)證來排除非法訪問；其次，建立明確的物聯(lián)網(wǎng)信息保密等級，限制信息接入人員、設(shè)備的訪問等級來提升物聯(lián)網(wǎng)的保密性；最后，使用人工智能的主動防御手段，通過人工智能進(jìn)行信息安全問題的處理、學(xué)習(xí)，使其預(yù)測即將面對的信息安全問題，從而達(dá)到主動探索物聯(lián)網(wǎng)中的安全隱患，從而在根源上杜絕信息安全事故。

3 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)對信息網(wǎng)絡(luò)的高要求使先進(jìn)、高效的5G通訊技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的使用不可避免。而物聯(lián)網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò)之間有著密不可分聯(lián)系，在物聯(lián)網(wǎng)中，5G通訊技術(shù)增加的速度、容量，以及可自定義化的虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使其在涉及行業(yè)眾多的物聯(lián)網(wǎng)中有較高的可用性，而5G通訊技術(shù)中的通訊速率使物聯(lián)網(wǎng)中的信息數(shù)據(jù)處理能夠使用專業(yè)、集中化的智能平臺得到成本、效率的提升。