5G 通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展

馬鳳旭

（中國移動通信集團(tuán)河北有限公司 邯鄲分公司，河北 邯鄲 056800）

0 引 言

隨著科技的快速發(fā)展，5G 通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為當(dāng)今社會的熱門話題。5G通信技術(shù)以其高速率、低延遲以及大容量等特點(diǎn)，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了全新的機(jī)遇。物聯(lián)網(wǎng)作為連接各種設(shè)備和系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，正深刻改變著人們的生活和工作方式。本文將深入研究5G 通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展，探討它們之間的相互關(guān)系和互補(bǔ)優(yōu)勢。

1 5G 通信技術(shù)的概述

5G 通信技術(shù)是第五代移動通信技術(shù)，是當(dāng)前和未來通信領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。相比于之前的通信技術(shù)，5G 具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速度、更低的延遲、更大的網(wǎng)絡(luò)容量以及更廣的覆蓋范圍，采用了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，如毫米波通信、大規(guī)模天線陣列、超高頻寬帶等，以滿足不斷增長的通信需求。

2 物聯(lián)網(wǎng)的概述

物聯(lián)網(wǎng)是指通過互聯(lián)網(wǎng)將各種物理設(shè)備、傳感器和其他對象連接起來，實(shí)現(xiàn)信息的交互和共享；同時可以讓物理世界與數(shù)字世界相連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的智能互通和自動化控制，且應(yīng)用廣泛，涵蓋了家居、城市、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等領(lǐng)域，為人們提供了更便捷、智能的生活方式與工作環(huán)境。5G 通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系密切。5G 通信技術(shù)的高速、低延遲和大容量特性為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了理想的基礎(chǔ)設(shè)施，支持大規(guī)模物聯(lián)設(shè)備的互聯(lián)和數(shù)據(jù)傳輸。物聯(lián)網(wǎng)對通信技術(shù)的需求也推動了5G 通信技術(shù)的發(fā)展，要求提供更可靠、安全、高效的通信網(wǎng)絡(luò)。因此，5G 通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展具有重要意義，并為實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化的社會提供了巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[1]。

3 5G 通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

3.1 物聯(lián)網(wǎng)對通信技術(shù)的需求

（1）高帶寬需求，物聯(lián)網(wǎng)中連接的設(shè)備數(shù)量龐大，且這些設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大，為了支持大規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸和處理，物聯(lián)網(wǎng)需要具備高帶寬的通信網(wǎng)絡(luò)。（2）低延遲需求，某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對實(shí)時性要求較高，如智能交通系統(tǒng)或工業(yè)自動化領(lǐng)域的控制和監(jiān)測，因此物聯(lián)網(wǎng)需要低延遲的通信技術(shù)，以確?？焖夙憫?yīng)和即時性。（3）大容量需求，物聯(lián)網(wǎng)中涉及的設(shè)備數(shù)量龐大，而且這些設(shè)備之間需要頻繁地進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換，因此需要具備大容量的通信網(wǎng)絡(luò)，以支持大規(guī)模設(shè)備同時傳輸大量的數(shù)據(jù)。（4）低功耗需求，物聯(lián)網(wǎng)中的許多設(shè)備通常是以電池為能源，因此需要具備低功耗的通信技術(shù)，以延長設(shè)備的續(xù)航時間。（5）安全性需求，物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備和數(shù)據(jù)往往涉及到個人隱私與敏感信息，因此需要具備高度的安全性，包括數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證以及訪問控制等措施，以保護(hù)用戶和設(shè)備的安全?？傊?，物聯(lián)網(wǎng)對通信技術(shù)的需求包括高帶寬、低延遲、大容量、低功耗、高安全性等方面。滿足這些需求將為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供可靠的通信基礎(chǔ)，推動物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣泛普及與創(chuàng)新[2,3]。

3.2 5G 通信技術(shù)的關(guān)鍵特性和能力

5G 通信技術(shù)的主要優(yōu)勢可包括高速率、低延遲、大容量、高可靠性以及網(wǎng)絡(luò)切片這幾點(diǎn)，如圖1 所示，以下進(jìn)行詳細(xì)分析。（1）高速率，5G 通信技術(shù)能夠提供超高的數(shù)據(jù)傳輸速率，達(dá)到了更高水平的帶寬。它采用了更高頻率的無線信號和更大的信道帶寬，使得用戶可以以更快的速度下載和上傳數(shù)據(jù)，滿足了日益增長的數(shù)據(jù)需求。（2）低延遲，5G 通信技術(shù)具有較低的延遲，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)時間非常短，這對于實(shí)時應(yīng)用和互動性強(qiáng)的場景非常重要，如遠(yuǎn)程操作、虛擬現(xiàn)實(shí)以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等，使得用戶能夠享受更快速的響應(yīng)和實(shí)時的交互體驗(yàn)。（3）大容量，5G 通信技術(shù)具備更大的網(wǎng)絡(luò)容量，可以支持大規(guī)模設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)傳輸，采用了更高頻率的無線信號和更多的天線，能夠?qū)崿F(xiàn)更多用戶同時接入網(wǎng)絡(luò)，并且支持更多設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)交換。（4）高可靠性，5G 通信技術(shù)通過引入可靠性增強(qiáng)的通信機(jī)制，提供了更穩(wěn)定和可靠的連接。它采用了新的信道編碼和調(diào)制技術(shù)，以及多路徑傳輸和智能重傳等機(jī)制，以提高通信的可靠性和抗干擾能力。（5）網(wǎng)絡(luò)切片，5G 通信技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)切片，即將一個物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，以滿足不同應(yīng)用場景的需求[4]。

圖1 5G 通信技術(shù)優(yōu)勢

3.3 5G 通信技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供的支持和優(yōu)勢

（1）大規(guī)模連接，5G 通信技術(shù)具備更高的網(wǎng)絡(luò)容量和連接密度，能夠支持大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接。它采用了更高頻率的無線信號和更多的天線，能夠同時連接大量的設(shè)備，滿足物聯(lián)網(wǎng)中龐大設(shè)備數(shù)量的需求。（2）高速數(shù)據(jù)傳輸，5G 通信技術(shù)提供了超高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)交換和傳輸。這對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說至關(guān)重要，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量很大，需要快速而穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)來傳輸與處理這些數(shù)據(jù)。（3）低延遲通信，5G 通信技術(shù)具備較低的通信延遲，可以實(shí)現(xiàn)快速的響應(yīng)和即時性。這對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的實(shí)時控制、遠(yuǎn)程操作和互動性強(qiáng)的場景非常重要。低延遲通信可以保證實(shí)時數(shù)據(jù)的及時傳輸和處理，提高用戶體驗(yàn)。（4）高可靠性和穩(wěn)定性，5G 通信技術(shù)通過引入可靠性增強(qiáng)的通信機(jī)制，提供了更穩(wěn)定和可靠的連接。這對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說至關(guān)重要，因?yàn)樵S多物聯(lián)網(wǎng)場景對于通信的穩(wěn)定性和可靠性有較高的要求，如工業(yè)自動化、智能交通以及醫(yī)療保健等領(lǐng)域。（5）網(wǎng)絡(luò)切片支持，5G 通信技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)切片，即將一個物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，為不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供定制化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這使得不同行業(yè)和應(yīng)用能夠享受到適合其需求的網(wǎng)絡(luò)性能與服務(wù)，提高了物聯(lián)網(wǎng)的靈活性和可擴(kuò)展性。

4 物聯(lián)網(wǎng)中5G 通信技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐分析

隨著5G 通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)中也逐漸得到了更為廣泛的應(yīng)用，具體體現(xiàn)在軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，SDN）/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（Network Functions Virtualization，NEV）、密集網(wǎng)絡(luò)、智能技術(shù)、毫米波技術(shù)這幾個方面，如圖2 所示，以下進(jìn)行詳細(xì)分析。

圖2 5G 通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用實(shí)踐

4.1 SDN/NFV

通信技術(shù)的發(fā)展過程中，提升可擴(kuò)展維度屬于關(guān)鍵所在，SDN/NFV、三網(wǎng)以及云計(jì)算的結(jié)合應(yīng)用可以為提升可擴(kuò)展維度奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時也能夠?yàn)?G 通信技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造條件。SDN/NFV 代表著程序定義網(wǎng)絡(luò)與功能虛擬處理，在建立5G 通信網(wǎng)絡(luò)體系過程中，可以實(shí)現(xiàn)軟件化處理與虛擬化處理等效果，加速信息數(shù)據(jù)的采集與分析，對移動式的技術(shù)體系加以完善，助力5G 通信技術(shù)的發(fā)展。SDN/NFV 屬于5G 通信技術(shù)在發(fā)展過程中的關(guān)鍵性與基礎(chǔ)性要素，基于聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以借助于科學(xué)設(shè)置基礎(chǔ)層、應(yīng)用層與控制層，促進(jìn)程序處理的自動化，解決在手動操作過程中存在的問題，提升整體管理成效，也可以有效簡化處理流程，加速作業(yè)進(jìn)度。與此同時，還增設(shè)了轉(zhuǎn)發(fā)分離服務(wù)，可控范圍得到進(jìn)一步擴(kuò)展，通過這種技術(shù)的搭配應(yīng)用，能夠?qū)μ摂M網(wǎng)絡(luò)空間加以完善，提供物聯(lián)網(wǎng)通信與處理必要的技術(shù)支持[5]。

4.2 密集網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)現(xiàn)如今的網(wǎng)絡(luò)科技來看，在未來建設(shè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的過程中，必定會越來越完善，一方面要進(jìn)一步擴(kuò)大蜂窩平臺總量，另一方面要提升運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)容量。通過5G 通信技術(shù)的協(xié)同使用，可以創(chuàng)造出更加豐富的數(shù)據(jù)，緩解為傳輸效率帶來的不良影響，加快數(shù)據(jù)傳輸。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷增加開發(fā)深度的背景下，這種技術(shù)能夠在持續(xù)處理期間充分滿足應(yīng)用要求與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保體系邊緣區(qū)具有良好處理效果，不僅可以增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)的最大容量，同時也可以實(shí)現(xiàn)良性互動。這種技術(shù)在發(fā)展過程中為完善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了優(yōu)質(zhì)環(huán)境，在未來發(fā)展建設(shè)期間能夠在更自由的環(huán)境中建設(shè)出更加密集、緊密的網(wǎng)絡(luò)。

4.3 智能技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行期間，云計(jì)算技術(shù)十分重要，5G通信技術(shù)則屬于建設(shè)系統(tǒng)性云計(jì)算數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)所在?，F(xiàn)如今，要素存在顯著差異的一些服務(wù)器也開始建立了專門的數(shù)據(jù)共享中心，實(shí)現(xiàn)了合理集約交換裝置，確保計(jì)算數(shù)據(jù)的分析水平與基站操作終端之間能夠?qū)崿F(xiàn)高效化的信息流轉(zhuǎn)，從而充分滿足采集海量信息的需求。在核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與發(fā)展期間，大部分操作終端和基站都設(shè)置在了外部，同時意識形態(tài)也充分展現(xiàn)出了多樣化特點(diǎn)。因此也可以說，計(jì)算共享中心屬于一個高效化的數(shù)據(jù)域處理，將頻段當(dāng)做數(shù)據(jù)處理的主要判斷標(biāo)準(zhǔn)，為用戶們打造個性化服務(wù)，優(yōu)化用戶心理體驗(yàn)。現(xiàn)如今，5G 通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)之間的深入融合已經(jīng)成為了一種主流發(fā)展趨勢，其中涵蓋的業(yè)務(wù)范圍越來越廣，業(yè)務(wù)內(nèi)容也更加復(fù)雜。所以在技術(shù)集成與普及示范期間，需要密切關(guān)注智能技術(shù)的合理化、廣泛化應(yīng)用，建立完善的識別和歸類系統(tǒng)，選擇一體化體系，對5G 通信技術(shù)的智能特征加以驗(yàn)證。

4.4 毫米波技術(shù)

這種技術(shù)利用時頻資源的優(yōu)勢，具有理想功效。對現(xiàn)如今的一些匱乏資源進(jìn)行收集，保障了頻譜資源建設(shè)的多元化，如果技術(shù)人員想要促進(jìn)5G 通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)之間的融合，則應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用毫米波技術(shù)?，F(xiàn)如今，我國已經(jīng)在這一方面取得了良好成效，但在運(yùn)行期間，依舊需要應(yīng)對各種各樣的挑戰(zhàn)。例如，在光纖傳輸期間，這種技術(shù)容易受到客觀因素影響，導(dǎo)致信息傳輸不具備良好的連續(xù)性，也可能產(chǎn)生高頻干擾。因此，需將這種技術(shù)合理應(yīng)用到當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中，第一時間發(fā)現(xiàn)微小問題并加以處理。

5 結(jié) 論

通過充分利用5G 通信技術(shù)的關(guān)鍵特性和能力，物聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)更加廣泛和智能化的應(yīng)用，推動智能家居、智能城市、工業(yè)自動化、智能制造、智慧交通以及車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的創(chuàng)新和進(jìn)步。然而，與此同時也需要關(guān)注與5G 通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的隱私保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全以及道德倫理等問題。