物聯(lián)網(wǎng)形勢下的5G通信技術應用探討

王建東

臨沂科技職業(yè)學院，山東 臨沂，276000

0 引言

5G移動通信技術主要是基于4G技術而開發(fā)的新型數(shù)據(jù)傳輸技術，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)為傳輸性能高、傳輸速度快、資源使用效率高且覆蓋范圍廣，所以在現(xiàn)在應用通信中占據(jù)著十分重要的地位。在我國，將5G通信技術和物聯(lián)網(wǎng)深入融合，可以全面提高信息傳輸效率，促進物聯(lián)網(wǎng)技術可持續(xù)發(fā)展。

1 5G通信技術及物聯(lián)網(wǎng)技術

1.1 5G通信技術概述

所謂5G通信技術指的是第五代蜂窩移動通信技術，是以第四代移動通信技術為基礎通過改進創(chuàng)新得到的一種新型通信技術[1]。相對于此前的4G通信技術，5G通信技術擁有更強的穩(wěn)定性、更安全的保障、更大的傳輸速度和更廣的覆蓋范圍，同時在成本方面也達到了較好的控制，能源損耗較小。5G通信技術的性能得到了進一步優(yōu)化，和4G移動通信網(wǎng)絡相比，其數(shù)據(jù)傳輸速率從傳統(tǒng)的0.1Gbit/s左右提高到10Gbit/s，實現(xiàn)了近百倍的提速，同時5G的網(wǎng)絡延遲速度降到了1ms左右，這對現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展就起到很好的技術支持，比如在醫(yī)療手術應用上，5G通信技術的應用大大縮短了搶救病人的時間，可以遠程無延遲地進行手術治療，在工業(yè)、自動化設備等領域，5G通信技術讓企業(yè)的生產(chǎn)效率大大提高。5G移動通信技術為基礎融合構建各類網(wǎng)絡能夠充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，可以有效連接設備和網(wǎng)絡，交互控制各種網(wǎng)絡信息，促進物聯(lián)網(wǎng)技術高效發(fā)展。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)技術下衍生出來的，它更全面地囊括信息感應、數(shù)據(jù)處理和信息應用三個方面的內容。其原理就是利用傳感器將控制平臺和相關信息連接，然后通過信息技術將這些信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端設備進行保存，同時在電子信息技術的支持下對收集的信息進行分析和處理，保證信息的安全運用，最后通過信息技術的匹配將信息傳輸?shù)叫枰眠@些信息的各個領域。物聯(lián)網(wǎng)不僅僅包括人與人之間的聯(lián)系的平臺，更重要的還包括人和物之間的聯(lián)系，要同時做到這兩點才能實現(xiàn)對物品的整體掌握。物聯(lián)網(wǎng)還有一個最顯著的特點就是很好的保密性，很好地保護了人和物的信息安全，因此在電子信息技術發(fā)達的今天，物聯(lián)網(wǎng)保護隱私和信息安全的特點，符合發(fā)展需求，適應人們的需求。實際上不同領域對于物聯(lián)網(wǎng)的定義也是不一樣的，有人認為物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的分支，也有人認為物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設備將物品和互聯(lián)網(wǎng)進行連接并識別的一種網(wǎng)絡延伸。不管怎么定義物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)都具有一個特性就，是物聯(lián)網(wǎng)使得整個時代的人和物交流變得更加緊密，通過人和物品的交流拉動了人與人之間的交流距離，通過物品和信息的交換在現(xiàn)實中提高了人們的工作效率，也有力地保障了人們的隱私，深受人們的喜愛。

2 5G技術和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 5G通信技術的現(xiàn)狀

（1）國內發(fā)展現(xiàn)狀。目前，5G移動通信技術還處在初步發(fā)展階段，所有的技術還在不斷探索，各個方面還不太成熟。雖然我國在5G通信技術上發(fā)展比較早，也占領了一定的市場，但是，應用的具體情況還存在比較大的問題，推進也變得緩慢。使用過程中頻譜資源比較缺少、基礎設施建設范圍小、監(jiān)管又十分嚴格，這些重重原因造成了各個運營商對5G投資的力度不大，這也是5G發(fā)展到現(xiàn)在進度緩慢的原因。

（2）面臨的挑戰(zhàn)。5G通信剛剛起步，處于初步探索階段，在發(fā)展過程中面臨許許多多的問題和各種挑戰(zhàn)。①頻譜不足，5G技術相對于4G技術而言，頻率范圍主要有兩個，雖然中間的跨度較大，但是能真正使用的資源并不多，中間大多數(shù)頻率被占用，沒法再擴展，這對于5G通信技術而言在頻譜利用上就受到限制。②發(fā)展的技術成本比較高，因為5G通信技術在原來的4G上進行升級改造，所有的硬件設施必須滿足5G的要求，所以現(xiàn)有的設施不足以滿足需要。要想大規(guī)模發(fā)展5G通信技術就要耗費巨額的資金來實現(xiàn)全覆蓋，特別是基站的建設，這是一個最大的開支。另外成本增加，相應的使用5G的套餐費用也增加了。③隨著5G技術的出現(xiàn)，在此前基礎上移動終端設備沒有支撐5G使用的功能，要想發(fā)展5G，對于移動設備的廠家就是一種挑戰(zhàn)，需要不斷研發(fā)能適應5G技術的智能化多元化的移動終端。

2.2 影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的因素和發(fā)展現(xiàn)狀

電子信息應用技術主要包括電子傳感器、電子信息應用、嵌入式信息系統(tǒng)、通信器和導航等電子技術，這些在我們實際日常生活中的應用也是十分普遍，發(fā)揮著重要的指導作用[2]，促使人們重新看待和理解一切事物，進而可以推動整個社會不斷向前進步發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上不斷發(fā)展壯大起來的，在互聯(lián)網(wǎng)基礎上又做了逐步延伸，可以真正實現(xiàn)物與物的無縫相連。無論是電子信息應用技術還是物聯(lián)網(wǎng)技術都在人們的日常生活、工作學習過程中發(fā)揮著重要的指導作用，改變著目前人們用于對待、認知、處理一切事物的思維方式，推動著整個社會的不斷進步。由于物聯(lián)網(wǎng)是一個新生事物，有些人只知道概念，甚至都不知道物聯(lián)網(wǎng)具體是干什么的，所以它的市場環(huán)境還是一片空白。物聯(lián)網(wǎng)的架構體系和發(fā)展規(guī)模還沒有建立起來，使得在現(xiàn)實生活中了解它的人很少，從數(shù)量和質量都沒能達到一個良好的環(huán)境，物聯(lián)網(wǎng)還沒開始進入一個良性發(fā)展的階段，物聯(lián)網(wǎng)相關產(chǎn)品和理念也在不斷進化中。因為國內還沒有掌握到物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術，所以導致物聯(lián)網(wǎng)建設停滯不前，檔次跟不上時代的標準，這也是限制中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要因素之一。

3 5G移動通信的特點

3.1 高擴展性

5G移動通信網(wǎng)絡技術與2G、3G 和4G 技術相比，各種性能最強的，信號也是最穩(wěn)定，覆蓋范圍最廣，這種的差別是成百上千倍的，更方便與快捷。5G通信技術在用戶體驗上各項技術都得到提高，將會出現(xiàn)一個更加安全、高效、快捷的網(wǎng)絡環(huán)境，讓人們的體驗感更加舒服。隨著5G覆蓋面的擴大，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方面將會無延遲、無誤差給企業(yè)帶來更便捷的服務。

3.2 強節(jié)能性

從我國發(fā)展的戰(zhàn)略意義上來說，5G移動通信網(wǎng)絡技術更加符合可持續(xù)發(fā)展的目標，為我國未來的發(fā)展奠定了一個良好的開端。它在技術上更加靈活，所消耗的能源比較少，適應目前經(jīng)濟發(fā)展資源消耗巨大的一個背景，也為通信技術網(wǎng)絡開辟了更大的發(fā)展空間。

3.3 高利用率

5G移動通信網(wǎng)絡技術的開發(fā)和利用，在目前社會發(fā)展的需求下為用戶提供了更好的體驗，在高頻技術的應用中游戲的體驗感更加真實，VR技術的應用更加符合現(xiàn)代人們的體驗感覺，反過來5G技術利用率的增加，也讓5G技術快速在社會發(fā)展中處于有利的競爭位置，帶動經(jīng)濟發(fā)展。

3.4 高可靠性

物聯(lián)網(wǎng)因為要實現(xiàn)人與物的結合，因此5G的問世，對于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展更加高效，有效縮短信息獲取的時間，讓企業(yè)在利用物聯(lián)網(wǎng)時，提高生產(chǎn)效率，減少成本，更加可靠地為企業(yè)服務[3]，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。不僅如此，它還可以實現(xiàn)對同一地區(qū)數(shù)據(jù)的有效傳輸，讓企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)實時獲取市場信息，滿足不同用戶的個性需求。

3.5 具備極強安全性

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到今天信息安全是最重要的，不管是在儲存還是傳輸方面都涉及行業(yè)的秘密，這就要求通信技術必須要有更高的安全性和穩(wěn)定性。5G通信技術有效地解決了這一問題，將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到企業(yè)的各項管理中，保證企業(yè)的各項信息安全可靠，也增加了企業(yè)信息的儲存方式和存儲量。5G通信技術在提高網(wǎng)絡運行效率的前提下為用戶隱私提供更加可靠的保障。

3.6 數(shù)據(jù)傳輸速度快

目前最常用的4G通信技術網(wǎng)絡傳輸都能達到1Gbit/s的速度，用戶體驗感也是非常好。而5G通信技術的傳輸速度是4G的十倍之多，具有現(xiàn)階段最大的數(shù)據(jù)傳輸速度，大大減少了網(wǎng)絡延遲的問題，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程中提供了更加高效的工作方式，為企業(yè)的生產(chǎn)加快發(fā)展步伐，物聯(lián)網(wǎng)使用也更加高效。

4 5G移動通信的發(fā)展趨勢

5G通信技術問世以來，已經(jīng)在很多方面顯示出它的優(yōu)越性，相比傳統(tǒng)的通信技術，它有覆蓋率高、傳輸效率快、安全穩(wěn)定等各種優(yōu)勢，這也是各國非常重視5G通信技術的研發(fā)與應用的原因。它能為未來物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展提供技術支持。目前，經(jīng)濟全球化的形勢不斷加劇，通信技術正處于發(fā)展和變革的特殊時期，各國都在不斷加強對于5G頻率資源的研究，提高資源的利用率，降低使用成本。我們要積極推進5G 通信技術的發(fā)展，讓移動電子終端的發(fā)展跟上5G網(wǎng)絡的步伐。目前5G通信技術還沒有完全普及，沒有被廣泛使用，但是隨著智能電子產(chǎn)品的不斷升級和換代，智能化技術也是5G 移動通信網(wǎng)絡技術未來發(fā)展的一個方向?，F(xiàn)在5G 移動通信技術研發(fā)已經(jīng)進入一個關鍵時期，怎么樣通過5G移動通信技術與智能化產(chǎn)品搭建一個完美融合的平臺，使其發(fā)揮更大的優(yōu)勢是需要研究人員努力思考的問題，也是未來在5G技術領域共同需要承擔的。

5 基于物聯(lián)網(wǎng)時代發(fā)展的5G通信技術發(fā)展研究

5.1 智能化技術

物聯(lián)網(wǎng)的云計算平臺是5G通信的基石，云計算平臺能夠收集并處理數(shù)據(jù)。由不同類型和數(shù)量的服務器設備聯(lián)合構成了云計算核心，在交換裝置的輔佐下完成計算能力在公用移動通信基站、網(wǎng)絡平臺、設備之間的相互切換，從而完成了傳輸數(shù)據(jù)與信息通信[4]。而且，由于當前宏基站已經(jīng)具備了很大的計算能力與內存容量，還能夠產(chǎn)生很大的技術數(shù)據(jù)量，從而能夠更有效管理各種數(shù)據(jù)。同時，利用基站、終端等還能夠給使用者帶來更為便利的業(yè)務，技術人員能夠以頻段要求為基準把數(shù)據(jù)和更優(yōu)質的業(yè)務內容提交給使用者。通過在5G網(wǎng)絡技術中使用物聯(lián)網(wǎng)技術能夠更加快速地傳輸信息，并且還能夠進行信息雙向傳輸，通過優(yōu)化的網(wǎng)絡通信技術，在同一通道上同時進行信息傳輸工作，使信息雙向傳輸所帶來的影響大大降低，使數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和質量全面提高。

5.2 密集網(wǎng)絡技術

人類在社會科技與信息發(fā)展的推動下，對網(wǎng)絡質量的需要也在日益提高。近些年，不少應用技術都已經(jīng)無法適應當下的移動流量包，如果想要進一步增加網(wǎng)絡數(shù)量必然會影響到網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，而且一旦出現(xiàn)了很大的數(shù)據(jù)量還可能發(fā)生網(wǎng)上下載中斷等問題，從而影響到了互聯(lián)網(wǎng)的正常運行。而由于5G通信技術大大增加了信息傳輸?shù)臄?shù)量，提高了傳輸速率，從而增強了物聯(lián)網(wǎng)信息的穩(wěn)定性，也可能更有效地傳遞數(shù)據(jù)信息，所以通過增強密集網(wǎng)絡的使用才能更有效地增加數(shù)據(jù)流量的增加量，也才能更好地發(fā)展5G通信技術。在5G通信中，完全運用了物聯(lián)網(wǎng)技術并通過引入無線設備，更嚴密地提出流量需求，由此可見，在適應高速流量數(shù)據(jù)發(fā)展需要的情形下，信息密集網(wǎng)絡的發(fā)展與運用十分必要。

5.3 毫米波技術

頻率資源是當前許多發(fā)展中國家最緊缺的信息資源，而通過把毫米波段信息技術運用到通信科技當中能夠使頻率資源更加豐富[5]。如果科研人員為了最大程度地提升在物聯(lián)網(wǎng)技術基礎下的5G通信的速率，就必須深入研發(fā)毫米波技術。毫米波技術雖然具備許多優(yōu)點，但還是有相應的缺點，例如在光纖通信的工作過程中毫米波技術極易由于氣候的因素而出現(xiàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)投能力和通信間距不夠長等方面的問題，因此，有關人員就必須研究毫米波技術，并加強改進優(yōu)化毫米波技術使用中的缺點，以確保在惡劣環(huán)境中毫米波技術仍然可以起到良好的效果。

5.4 高頻段傳輸通信技術

網(wǎng)絡容量和傳輸速率，是目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應用的重點要求，也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關鍵，平常的一些簡單的活動還是極易滿足的，但是較復雜的物聯(lián)網(wǎng)應用中對于網(wǎng)絡容量和傳輸效率的要求較高，處理數(shù)據(jù)復雜就很容易造成損失，在現(xiàn)在生活中頻率不足就會造成在用戶使用過程中出現(xiàn)網(wǎng)絡擁擠，大大降低了用戶的體驗效果。

5.5 SDN/NFV技術

SDN代表軟件定義互聯(lián)網(wǎng)，NFV則代表互聯(lián)網(wǎng)技術功能虛擬化，這兩種信息技術都是中國5G通信技術的基礎[6]。中國必須進一步推廣5G，并積極有效地運用云計算服務和三網(wǎng)融合產(chǎn)品，充分保證中國5G信息技術的進一步深入開發(fā)。在5G通信技術中運用SDN/NFV信息技術，能夠有效促進中國網(wǎng)絡通信體系的進一步有效優(yōu)化。運用SDN和NFV信息技術，成為5G通信技術發(fā)展的基礎，能夠高效創(chuàng)造控制層、應用層和管理層，改善了通信管理模型，完成了自動控制的網(wǎng)絡體系，從而省去了人工操作流程，也可以進一步有效優(yōu)化系統(tǒng)。在5G計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展中，使用SDN技術和NFV高新技術可以形成虛擬網(wǎng)絡結構，可以很好地適應不同行業(yè)對網(wǎng)絡架構的需要。

6 結語

由于物聯(lián)網(wǎng)技術的進一步發(fā)展與應用，教育、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、交通等多個行業(yè)都開始加強了對物聯(lián)網(wǎng)技術的運用力度，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與前景都非常巨大。但是物聯(lián)網(wǎng)的實際應用也離不開通信網(wǎng)絡的技術支撐，所以為了深入發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)科技就必須把通信技術優(yōu)化，提高通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全。融合物聯(lián)網(wǎng)與5G通信技術可以發(fā)揮它們的優(yōu)點，使物聯(lián)網(wǎng)的建設更加高效快捷，因此，在未來的發(fā)展中物聯(lián)網(wǎng)將會利用5G技術的優(yōu)勢，發(fā)揮越來越多的作用，為社會創(chuàng)造更多的便利。