基于5G通信技术的物联网产业链发展

刘理 孙力强 张现龙 郝建华 李大力

随着社会经济水平的不但提高，人们的生活质量也随之提高，其中，物联网技术的应用是提高生活水平的一个关键因素，目前使用的4G网络对物联网技术的发展和应用具有一定的制约性，不能满足物联网技术应用过程中对网络传输速率和网络稳定性的需求。随着我国5G通信技术的日趋成熟，逐渐开始投入到商业使用中，为物联网产业的发展提供了很大的机会。物联网技术的实施对网络环境有很大的要求，而5G技术正满足其需要，因此加快了物联网产业发展的脚步。

一、引言

信息时代的到来，使各行各业的发展都与通信技术密切相关，智能化、自动化工业操控、智能家居、智慧校园、智慧医疗和环境监测等方面都应用了物联网技术，与此同时，物联网技术对网络通信的要求也有了更高的要求，目前所使用的4G通信技术，只能满足物联网技术的基本要求，5G通信技术才是物联网技术广泛应用的有效保障，从而促进物联网产业更快的发展。

二、物联网产业链发展现状

（一）物联网概述

物联网是通过各种信息传感器、RFID、GPS、红外遥感、激光扫描器等设备与技术，对所需要监控、连接、互动的物体的声、光、热、位置等信息进行实时采集，再通过网络连接，实现物与物、人与物之间的连接，从而实现对物品的智能化感知、识别和管理，进一步促进智能系统的建成。目前，物联网技术被广泛应用于智能家居、智慧医疗、智慧建筑、智慧物业等领域，常用技术有传感器、RFID、嵌入式和网络通信技术等。

（二）物联网基本结构

根据物联网信息处理过程，可以将物联网结构分为三层，感知层、网络层和应用层。感知层负责采集物品信息数据，主要通过各种传感器对各类型数据进行收集，比如利用红外传感器监测是否有人、用超声波传感器监测范围内是否有物品存在等。网络层主要功能是将感知层所采集的数据利用互联网、通信技术、云计算技术进行传输和处理，保证信息数据可靠快速的接入、传输和处理，实现网络互联以及信息的有效利用。应用层是物联网结构的最上层应用，主要实现应用服务，对网络层的信息进行进一步处理，为应用决策提供可靠依据。

三、5G通信技术特点

（一）传输速率高，网络延迟低

目前，4G技术的峰值速率是600M字节/秒，5G通信技术在其基础上有了巨大的提升，可以达到10G字节/秒。不同于4G技术，5G技术的数据传输是通过能避开3GHz以下频段的高频毫米波进行传输的，通过形成小范围天线阵列与结合波束的特性技术相结合来提高高频通信毫米波穿透性，以确保5G技术较高的速率。4G技术的延迟是50ms，5G通信技术采用上下行传输、保护时隙信息下的子帧结构，达到快速反馈，将延迟速率降低至1ms，实现了巨大的提升，很大程度上降低了网络资源的消耗。

（二）容量大，网络全面覆盖

5G通信技术吞吐量是4G的1000倍，能够有效承载网络内海量的数据流量，能够保证数据进行有效上传、下载的同时，保证网络的稳定性，并满足其对网络速度的要求。同时5G技术采用的是广域覆盖方式，在实际应用中，可为用户提供相应的网络功能支持，并未物联网产业链带来海量高效的连接，促使物联网产业链稳定高效的运行，以带来更好的服务与体验。

四、基于5G通信技术的物联网产业变化

（一）促进物联网硬件产业发展

5G通信技术的实施势必会促进物联网产业的大规模发展，而物联网产业是以硬件作为支撑，再通过5G通信技术进一步实现的，因此，对硬件的标准和要求也有所提升。例如毫米波、MIMO、载波聚合等一系列软硬件的开发，都是在适应相关的5G硬件标准。5G硬件必须要考虑到向4GLTE兼容，满足5G和4G LTE双连接的特点。

（二）加快物联网通信标准统一的脚步

我国的物联网产业分散性较大，企业与企业之间没有统一的物联网标准相关联，没有统一标准的通信接口，从而导致物联网技术发展受到制约。产生这一问题的主要原因是我国缺少相对应的产业技术标准，商业模式也不完善。5G通信技术的出现在促进物联网技术发展的同时也会加快物联网通信标准统一的脚步。

（三）推动物联网产业商业化进程的发展

在物联网产业链的发展中，需要对5G通信技术进行合理科学的利用，结合其他新兴技术，并逐渐融合，实现产业链的有效发展，尤其在物联网产业和商业化进程的融合中，可以看出用户的通信体验要求不断提升，对物联网产业链的发展也充满期待。5G通信技术的实施，提出了新型的交互方式，使得用户的体验感进一步增强，比如VR和AR技术的实现，使人们在使用过程中能够感受到身临其境，不仅实现了人与物之间的交互还实现了信息的共享。此外，物联网技术的发展使各种物联网设备逐渐增多，接入网络内部的基础通信设备也不断增加，因此，对网络的流量需求和网络稳定性的要求也逐渐提高， 同时，现实层面和虚拟层面也会在最大程度上实现信息互通。基于此，可以看出5G通信技术对物联网产业商业化推动发展具有一定的积极作用。

五、基于5G通信技术的物联网产业发展应用

（一）智能家居

基于5G通信技术，智能家居系统可以为用户提供更高效的生活体验。利用电子标签对家中的物品进行统一管理，可通过智能终端对物品进行位置查找和信息查询等操作；水、电、煤气费也可直接通过智能终端进行查询和缴费；家中的电器，比如冰箱、空调、洗衣机和电视等家电，同样也可通过物联网技术和5G通信技术实现远程控制。在家居安防系统中，5G通信技术为其提供了可靠的网络通信条件，物联网技术是实现了摄像监控的功能，以便住户可以远程实时的查看家中的情况，为家居环境的安全提供有效的保障。

（二）建筑工程

在建筑工程中，物联网技术和5G技术的综合应用，对建筑工程的质量和安全都带来了极大的保障。利用传感器技术可以对建筑工地的施工情况进行监测，比如起重机施工作业时，可对其周围环境进行监测，检查是否有人员存在，并进行提醒，以防止出现安全事故。此外，5G技术具有的高速率和低延迟为大规模机器通信过程带来了很大的可扩展性，帮助用户快速进入数据密集型云应用，从而实现多个用户在不同地方的实时互动。改善数据捕捉情况，提高数据可预测性，为设计阶段提供决策依据，减少施工期间问题的出现和未来设计改造的麻烦。

（三）医疗领域

5G通信技术应用于救护车车载设备，可实时准确的采集患者数据并传送到医院，为患者入院治疗做好提前准备，情况紧急时，医生可通过远程指导简单的手术处理；高传输速率、低时延的技术优势，为跨地域的远程手术提供了稳定的实施条件，为基层医院的手术质量得到一定的提升。此外，5G技术让患者不再“一号难求”，可通过线上挂号、线上问诊，在家也能享受高清医疗质量，为人们提供坚实的医疗保障。

六、结束语

综上所述，5G通信技术对物联网产业的发展起着积极的作用，在一定程度上能够促进物联网硬件产业发展、加快物联网通信标准统一的脚步、推动物联网产业商业化進程的发展，并解决了一些目前不能解决的技术问题，有效的促进了物联网产业在发展过程中的不断创新。此外，5G通信技术需要提升自身的兼容性，拓宽通信频段，对通信网络进行合理规划，同时还要加强通信安全保护工作，满足不同应用场景的通信工作需求。

作者单位：刘理、 孙力强 中国移动通信集团设计院有限公司 黑龙江分公司

张现龙、李大力 中国移动通信集团设计院有限公司 江苏分公司

郝建华 中国移动通信集团设计院有限公司 河南分公司