物联网形势下的5G通信技术应用分析

陈礼娟

（中兴通信股份有限公司，江苏 南京 210012）

1 物联网基本内涵

1.1 物联网特点分析

物联网作为信息时代的重要知识产物，对智慧城市和社会的重构有着重要的价值意义。从当前的发展来看，物联网本身具有很多非常显着特征，如环境不受控制、移动性、可访问性、可信性以及异构性等[1,2]。

环境不受控制是指很多事务分布在不能高度控制的环境中，事物转移到不可靠的环境中则出现监督不足的情况。移动性是指在不受控制的环境中，难以预料稳定的网络连接及持续的在线网络环境。可访问性是指在物理网络中，传感器能够进行实现对交通控制照相机和环境传感器等的公开访问。可信性是指可推论出信任关系不适用于大型设备和用户交互。异构性是指物联网是一个高度异质的生态系统，必须整合不同厂家的各种设备，因此版本兼容性和互操作性是必须考虑和解决的问题。

1.2 物联网形势与5G通信

对于物联网思维模式而言，核心在于感知，即感和知。前者主要是获取数据，后者则是分析信息[3,4]。对于物联网而言，获取数据和分析信息则是组建千变万化智慧生态的基础单元和思路，而实现这个环节需要强大的通信网络进行数据传输，5G通信必然为首选。因此在物联网形势下，需要根据万物互联思维，通过5G通信网络掌握各类信息，并挖掘获取信息中有价值的部分，从而以形成对整个物联网体系建设调整的重要依据。5G通信技术是物联网体系搭建的基本单元，而物联网系统则是5G通信技术高级拓展应用的关键目标，因此二者之间相互关联，密不可分。在信息时代背景下，5G通信技术是信息交互的根本支撑技术，而物联网技术的本质则是信息交互，由此可知5G通信技术和物联网技术存在非常紧密的联系。5G通信技术作为物联网的基础技术，为其数据交互提供解决方案，而物联网技术则是5G通信技术的一个重要应用场景拓展，也是其最大价值的体现，因而二者在某种程度具有相依相生的关系，且二者的有效融合发展为构建智慧化的城市、社会以及生态提供了更多的可能。

2 5G通信技术概述

2.1 5G通信技术特点

通信技术的发展历程如图1所示。从图中可知，5G通信技术作为一类全新的通信技术，新的技术融合实现了新的特点形成，而新的特点则对5G通信技术功能的表达有着直观的标签意义。着重研究5G通信技术的特点显然对于5G通信技术的进一步科学合理应用有着重要意义[5]。根据研究显示，5G通信技术作为新一代通信技术，具有如下特点及优势[6]。一是注重用户体验，技术创新发展提速，二是将点对点通信传输转变为多点传输，多用户、多天线以及多小区组合成为技术发展的关键，三是使用更高通信波段，极大削减传输能力，但是可用频带资源会更多，四是具备较好的软配置能力，这样运营方可以根据客户需求优化配置网络资源，从而削减成本，提升用户体验。

图1 通信技术发展历程

2.2 5G通信关键技术

5G作为当前新一代的通信技术，相比第四代通信技术在通信速率和通信带宽等方面有着显著的优势。图2展示了5G通信典型的场景技术解决方案。从图中可知，5G通信技术采用了大规模的天线接入技术，相比4G通信的64×64收发天线，5G通信的收发天线呈现处大规模化，高达512×512甚至千位级，显著增加了系统系统的数据信息收发能力，提升了通信容量。

图2 5G通信典型场景的技术解决方案

相比4G通信的正交频分复用技术，5G方案中采用以稀疏特性为基础的稀疏多址接入技术，子载波之间的通带重叠大约1/2，因而提升信息符号的子载波数，即大幅度提升单一符号的信息量，呈现出频带利用效率提升特点。同时全双工通信设计使得通信过程中能够实现通信双方的即时通信，实现通信效率提升。此外，基于LDPC信道编码显著提升了信息传输中的鲁棒性和抗干扰能力，基于Polar码的信道控制方案提升了信道信息传输的调节能力，因此5G通信相比4G通信有着技术上的显著优势和先进性。

从当前揭露的数据信息可知，5G通信的典型应用场景为超密集组网、低时延高可靠通信现场、M2M通信、D2D通信、高频通信以及频谱共享等应用场景[7,8]。超密集组网的设计为超大规模的连接，如城市物联网系统等提供了技术支持，能够提供数以亿计的通信网络节点，为城市智慧生态打造提升足够的拓展能力。高效的通信体系实现了低延时的设计，整个通信延时在1 ms以内，为城市无人驾驶领域的发展和城市物联网的设计提供了可靠技术解决方案。M2M和D2D方式的通信提升了通信组网的灵活度，接入网络方式显得更加灵活多变，优化的网络路由链接在提升网络信息极速传输的体验同时也保障了通信可靠无障碍效果。高频带的应用，降低了传统频带资源的复用程度，延缓了频带资源紧张的局面。此外高频带意味着宽带宽，为实现高效高容量通信过程提供便捷优势。频谱共享提升了频带资源的利用率，为进一步优化频带资源提供可靠的技术途径。从当前的分析可知，5G通信系统的建立对当前网络通信世界的丰富和现实世界对网络的需求的极大满足有着重要价值意义，尤其是在展现智慧城市物联网体系搭建方面的价值非常显著，因而在物联网体系中融合5G通信技术对于二者的有机发展具有划时代意义。

3 物联网形势下的5G通信技术应用

3.1 智能化技术与5G通信技术融合

物联网形势下，人工智能快速发展，各种智能化的设备设施开始深入到人们的生活中，给人类生活的便捷化提供了可靠的技术途径。智能化技术作为智能设备和设施的技术支撑，在整个智能化业务发展中起到了关键作用，实现这些关键作用的主要基础技术则是通信网络技术。在通信技术不断发展中，多元化发展势不可挡，5G通信技术必将引领通信网络潮流，其高通量和低延时的优势，能够迅捷地实现高通量数据交互，为实现数据时效性分析有着重要促进作用。5G通信技术的应用有助于推动不同智能化技术业务的融合，对业务资源进行优化配置，以实现良好的应用效能。可以说，智能化技术和5G通信技术的有效融合必将为物联网业务智能化管理提供策略帮助。

3.2 高频段传输技术与5G通信技术融合

5G通信技术相比于前四代技术在于使用了更高的频段，其最大的优势在于提供了更大的通信网络带宽，有助于提高峰值速率，降低网络延时[9]。同时相比前几代技术，安全性能和可靠性能得到显著提升，能够更好地满足人们的日常生活和生产需求。尤其是在大型活动举办现场，传统网络通信存在严重阻塞的问题将被最大限度地扭转，便捷通畅通信将提升现场人群的网络交互体验。此外，由于基站设备尺寸小，安装便捷化，制作材耗低，因而基站安装密度可以大大增加。具体来说，宏基站外侧加强天线设置，将外部区域和系统容量进行拓宽，从而提升各大系统的融合性能。在室外布置密集型网络，分析网络节点可靠性，充分发挥周围网络节点网络增强优势。这样对于提升通信速率水平有着极大帮助，为高速率距离通信提供可靠性保障。

3.3 毫米波技术与5G通信技术融合

目前，在高度信息化的社会中，频带资源紧张问题一直困扰着通信技术的发展，开辟新的频带资源成为当前网络通信技术的发展途径。毫米波作为其中的优秀代表，通过降低传播波长来开辟新的频段，以拓宽频带资源[10]。根据技术显示，在频段资源较宽背景下，毫米波通信技术的稳定性和可靠性优势，有助于提升通信传输抗干扰能力和传输可靠性。此外拥有良好方向性性能的毫米波技术在提升传输效率的同时可以提升信息传输的安全性，为降低技术被窃取的概率提供保障。毫米波技术应用于5G通信网络中，能够大大提升5G通信系统的可靠性和安全性，但由于频段高且通信距离短，需要的中继站成倍增加，因此使得这项技术的进一步推广存在一些问题，当然随着科学技术的进步，这些问题将会被解决，高效性能的5G通信技术将成为快速推动人类社会发展的基石和利器[11]。

4 结 论

物联网时代的到来是人工智能技术、通信技术、网络技术以及信息化技术高度发展的必经途径。通信技术作为关键性技术，为物联网数据交互提供着基础保障，因此在物联网形式下如何更好地利用通信技术成为前者进一步发展的关键。对此，本文结合当前发展迅速的5G通信技术，重点探讨了物联网形势下5G通信技术的应用情况，通过分析在高频带技术、高频带技术以及毫米波技术融合的具体场景分析明确了5G通信技术对物联网技术发展的重要性，以为二者融合提供参考。