5G技术在物联网中应用研究

罗雪姣 汪鑫 沈琪

摘 要 物联网技术的成熟发展，使物联网网络内物的数量增多，样式更新，网络体系所容纳的信息数据不断扩大。数据之间的实时传递需要更快速的速度，物物之间信息干扰要降到最低，就对物联网的网络结构提出更高的要求，5G技术在网络速率、网络容量、抗干扰等方面相对4G技术都有较大的提升，对物联网的发展起到积极作用。

关键词 5G通信；物联网；关键技术

Abstract The mature development of the Internet of things technology has increased the number of things in the network of things， updated the style， and expanded the information data contained in the network system. Real-time data transfer needs to be faster， and information interference between objects must be minimized. Therefore， the network structure of the Internet of Things is required to be higher. The 5G technology has greatly improved the 4G technology in terms of network speed， network capacity， and anti-interference， and has played a positive role in the development of the Internet of Things.

Keywords 5G communication； Internet of Things； Key technologies

前言

物联网技术将人们需要管理的物体整合到一个网络体系中，获取该物体的信息，并实现对该物体的控制，从而达到更准确和精细的管理，使人们生活和生产中无思想的物体也能达到智能的状态，为人类生活带来了便利。

而网络层是物联网架构中的中枢，起到传递和处理信息的作用，网络技术对物联网发展起到决定性作用。最新一代的移动通信技术5G，在网络技术和无线技术方面都有了新的突破，为物物之间的通信提供了更快速，安全和灵活的条件，也将推动物联网的快速发展。

1 5G网络与物联网的发展

无线移动通信网使物联网的发展成为可能，使人们生活模式向智能化方向发展，越来越多的科研工作者投入到物联网的研发中来，物联网快速发展对移动网络提出更高的要求。5G通信技术旨在能耗，安全，系统容量，网络传输速率方面进行提升，使物联网的信息更多元化，同时使物联网与云计算，大数据等技术的融合提供有利条件[1]。

1.1 物联网发展

随着各大互联网企业在物联网方面的研究，物联网产业逐渐渗透到人们的生活中，如智能家居，车联网，智能工业控制，AR等方面已取得一定的成果，而还有许多关于物联网产业的创新性研究在社会需求的推动下快速发展。

1.2 5G网络发展

5G技术比4G在性能方面的提高都是成倍增加的，两者性能对比如图1所示：

2 5G网络关键技术

2.1 毫米波技术

要使物联网系统覆盖更广，就会有更多的接入设备，5G网络容量须相应的提高。而传统的通信拥挤在3GHz以下频段，频谱资源非常有限，网络容量低。5G采用毫米波技术，即高频段工作，在高频段宽带资源足，且天线增益高。使得5G网络能够支持超高速传输率，波速窄，灵活可控，可使接入的设备数量增加。高频、超高频是移动通信今后发展的方向，但是频率越高传输距离变短，穿透能力变差，对系统硬件是一项极大的挑战，综合各方面因素考虑目前提出的较为合理的频谱为6GHz[2]。

2.2 多天线传输技术

多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）天线技术，在发送端和接收端分别使用多个低功耗的天线，利用分集技术提高信道容量和接收端信噪比。不额外占用频谱资源，也不需要增加天线的发射功率就能成倍的提高频谱传输率，提高系统的容量。5G网络这种低能耗，高傳输率的特点使得即使有更多的终端设备接入网络也不会影响数据传输速率，不同用户设备之间也不会相互干扰，提升了用户物联网业务体验质量。

2.3 密集网络技术

物联网的发展势必会带来数据流量需求增大，使用超密集网络技术，不仅可以改善网络的覆盖情况，而且宏蜂窝+长期微蜂窝+临时微蜂窝使依赖性降低，网络更加灵活，但是网络越密集，网络之间的干扰就越严重，网络拓扑结构复杂程度也相应提升，如何提高在密集网络中无线网络信号的抗干扰能力也是一项重要任务。

2.4 全双工技术

同时同频全双工是通信的接收方和发送方在相同的频谱上同时进行工作，这对传统的频分双工（FDD）和时分双工（TDD）模式进行了突破，不仅实现双向通信，使得相同时间内信道频谱利用率提高一倍，达到增加5G网络吞吐量，降低网络延迟的目的。虽然频谱利用率提高，但是同频同时传送对电路的自干扰能力提出了更高的要求，特别是在多输入多输出天线技术使用后，全双工的难度也变大[3]。

3 结束语

目前，物联网所涉及的领域渗透到各行各业，人们有望生活在方便快捷的智慧城市。物联网在终端容量和数据传输率等方面驱动着5G技术的快速发展，而5G技术的应用使物联网实现万物互联成为可能。

参考文献

[1] 王宇涛.5G通信中的物联网变革与发展[J].电子世界，2017，（15）： 66-66.

[2] 王石.物联网形势下的5G技术研究[J].中国科技投资，2017，（4）： 306，347.

[3] 马俐.浅谈基于5G技术的物联网应用研究[J].数字通信世界，2018， （3）：195-196.