物联网环境下的5G通信技术应用

国家知识产权局专利局通信部 于洪蕊

移动互联网近年来的快速发展正在改变着人们的生活，对人们的生活和工作产生了深远的影响。而近两年来，5G通讯的概念又正在逐渐普及，5G时代已经来临。5G技术的推广和应用，使得人们的生活发生了新的改变。此处就主要针对物联网环境下的5G通讯技术的应用展开探讨。

5G通信技术是在4G技术基础之上开发出的一种全新的数据传输技术。与4G技术相比，其拥有更多数据传输上的优势，如性能更稳定、传输速率更快、资源利用率更高等，这使得5G技术将在现代社会拥有更广阔的应用空间，如5G技术与物联网的融合就是当前国内外研究的一个重点方向，这标志着5G时代下通信技术的应用将进一步为社会发展带来巨大变革。

5G通迅技术正在日益成熟，在商业方面也已经进入应用阶段。5G通迅技术与4G通迅技术相比，有着速度更快、客户信息容量更大、网络延迟更低的特点。物联网目前也已经发展出不同方向的应用，如业务管控、实时监控、前端接入，售后服务等。例如华为现有开发出以5G技术为核心的芯片，是全国首个5G芯片，它的频段是3.2Hz，稳定度极高，速度最高可达到1.19GB/s。

1 相关知识介绍

1.1 物联网

作为21世纪的代表，物联网已经可以满足世界范围内物品与互联网的联系，改变了人们的日常生活方式和习惯。同时它的实用性也很强，与人们的日常工作和生活密不可分。在很多方面，5G已经明显提高了物联网的应用性能，比如在农业智能发展和交通运输方面。

1.2 5G通讯技术内涵

5G技术的概念自提出后就已经引起了全球的重视，这项新的通信技术被称为时代的里程碑，这是因为现在居民生活水平明显提高，对数据传播的速度有了新的要求。主要体现在上网速度和性能稳定性方面。目前的4G通讯技术的速度不在能满足人们的要求，上网速度慢，甚至出现有费断网的情况，上网体验不佳。其次是稳定性方面的问题。尽管大部分网络业务随着网络技术的迅速发展可以在线上办理，极大地方便了人的生活，但还是有相当一部分业务需要客户自己到实体店进行现场办理，与能线上办理的业务对比会让用户觉得不方便，降低了满意度，比如网络业务的“退费”等售后服务智能线下办理。如果5G通信技术普及后，用户可以在线上办理各位业务及售后服务，真正做到“足不出户，业务全搞定”。

5G通讯技术相比4G的数据质量和传送效率都有着明显的提高，可以完美避开这些问题。相关研究表明，网络最繁忙时，常规5G通讯技术比顶尖4G技术的传输速度高了10倍，质量也并没有下降，用户体验非常好，保证了人们对上网数据流量。现在各个国家都在都在极力开发5G通讯技术，谁能早日开发完成将在全球占据重要位置。同时5G通讯技术现在已开始和全球广泛关注的环保问题结合在一起，这不仅符合未来社会可持续发展的原则，也丰富了5G通讯技术的应用。5G通讯技术在生活方面应用特点是延迟低和可靠性高。相比前5年的网络应用，5G通讯技术在信息丰富度上和流行度上都有着明显提高。5G通讯技术将来可为人们的日常购物、农业生产建设和农业生活方面提高数据传输和信息开发。这种情况下，5G通讯技术将承担更多的义务和社会责任，相比4G通讯技术，5G通讯技术的资源利用率更高，稳定性更高，物联网的实体设备数量更多，信息传递效率更高。这里面提高的物联网的实体设备有交换机、中继器和集线器，这些设备的单价高且数量不多，但在未来的5G通讯技术应用场景中，物联网的实体设备数量会变得更多，这样才能确保5G通讯技术能覆盖到为，满足人们对信息传递的要求。

2 NFV/SDN技术

SDN技术是基于软件层面而诞生的网络系统构建技术，是一种软件定义网络，能够对软件进行控制并对资源进行转发。另外，SDN技术还可以通过其控制器来对网络动态转发表、全局动态拓扑、故障情况以及资源利用情况等进行获取，进而根据实际需求来对资源进行重新优化和调整。此外，该技术还能够利用系统协议来对控制设备与转发设备进行精准组合并构建起专门协议，用以对这些设备的问题进行处理。SDN技术的这些特点使得其在5G通信技术中同样可以得到应用。如5G技术能够利用IP网络设备来实现IP设备控制点对设备的分散或集中管理。而在此过程中，SDN技术则通过其开发性与统一性的特点来促进网络的虚拟化，进而使5G通信网络架构中的业务开发效率得到提升。同时，SDN与NFV技术作为5G通信网络架构中的关键技术，两者也可以进行互补。因此在5G通信技术发展中，SDN与NFV技术通常都是联合使用。如在明确SDN与NFV技术功能的情况下运用SDN来对数据流量转发进行控制，同时利用NFV对网络部署效率和传输性能的操作，就可以将两者有机的融合到5G通信网络架构之中。因此，5G通信技术的发展可以说离不开NFV/SDN技术，在当前对5G技术加以应用的过程中，NFV/SDN技术可以说是5G技术管理中不可或缺的技术支撑。也正是与NFV/SDN技术的融合，5G通信技术虚拟网络架构的建构效率猜得以提升，从而使5G技术能够满足当前更多业务网络的现实需求。

3 5G通信技术在物联网时代的特定应用

3.1 高频传输通信技术

物联网的发展使得新时期各行业的网络使用对容量与传输速度都有一定要求。移动通信在此阶段的系统频带通常在3.2GHz左右，这样才能满足日常工作生活的要求。一旦出现大规模的在线活动，一定伴随着使用数量在短时间内迅速增加，就会导致频带数量不足的问题，导致网络拥塞并影响用户体验。但在高频传输技术的应用下，这一问题则能够得到有效解决，其原因就在于其宽带千兆赫兹更高，比微波总带宽有了显著提升。也就是说，尽管微波和毫波之间的名称差异很小，但范围完全不同。毫米波与微波相比要小得多，它的频率通常为26.4-350GHz，综上所述，较小的尺寸有利于实现小型化的发展目标和生产小型设备和小耗材。此外，可在超快速距离内结合5G技术实现通信的快速和准确，以实现良好的兼容性。

3.2 密集网络技术

5G移动通信与4G网络相比，其流量增大了很多倍，至少是一千倍。正如大家所知道的，5G网络技术集成了多种无线接入技术，所以它的覆盖范围不大，不能做到更精细的分段。在这种时候，密集网络技术在应用方面就变得异常重要。密集网络技术在实际应用中由在宏基站外部布置大量天线组成，这种方式可以有效扩展外部空间，同时达到增加系统容量的目的还能提高系统的灵活性。同时也能够对户外密集网络节点间的协作起到积极作用。在此基础上，相邻节点的准确性和利用率也得到了极大的提高。不仅如此，它还可以提高信噪比以达到增益目的。可以说，这一技术在5G网络通信技术中的应用，不但能够在一定程度上促进网络空间与时间的动态变化，还可以扩大网络覆盖范围，保障能充分利用到网络，为5G网络通信技术的发展提供了良好基础。

3.3 智能网通讯技术

未来，5G技术将伴随时代发展产生更多样化的服务，同时将更复杂的数据传输到核心网络。本质上，5G通信技术枢纽网络是以大型服务器为主要组件具有强大的计算能力的云计算平台。通过交换网络有效地与其他设备及基站连接，5G技术则可以对各种紧急数据进行有效处理，同时其数据处理量也显著提升。将数据发送到智能云计算中心并执行网络处理以达到精炼数据的目的，然后按照类别的不同对其进行划分和存档。核心网络外部有许多形式不同的终端和基站来执行不同的智能。网络中心可以选择具有不同频带的数据来组合各种类型的服务。为了满足不同用户的上网体验，上网有多种连接网络的方法，这时候就会出现很多复杂难处理的情况，需要依靠更高的信息智能化水平来基于技术支撑。因此，具备就更强的识别、分类和筛选据能力的智能网技术在5G通信技术中应用与发展就成为未来研究的重点。

3.4 直接通讯技术

移动通讯系统在构建的时候需要接通网络，这样做的目的是通过网络进行固定站点的分配并完成系统建构。而直接通讯技术则是基站向环境扩展并完成对一定范围内综合网络进行覆盖的基础。实践中，基站必须安装将在相对比较开阔的平坦地面上，同时要具有一定的固定度，这就限制对电缆结构必须符合特定情况的要求。这表明接收移动网络只能在基站的覆盖范围内才能接受得到。移动网络如果超出一定范围，其信号接受将失常。5G通信技术在开发过程充分考虑了这个问题，可以高效解决这个问题，与此同时还意识到了基站网络的传统传输中仍然存在一些限制性问题，创造性地开发了直接通讯技术来解决这个问题。直接通讯技术在没有基站的情况也可以有效地进行网络发送和接收数据。在某种程度上，这项技术可以更好地满足未来国家可持续发展的要求。

结论：简而言之，移动互联网和物联网技术随着社会经济的飞速发展，其自身水平也有着突飞猛进的进步，其他行业的业务发展对移动互联网和物联网技术产生的业务需求也越来越多。在这种情况下，对于5G通信技术通过集成各种技术构建一个网络系统，连接各个应用点，为客户提供优质的服务体验。未来，5G技术仍需以优质服务的提供为基本原则，结合客户实际需求来应用各种技术对5G通信网络架构进行完善优化，从而使5G通信技术在物联网环境中得到更深入的应用。