分析物联网形势下5G通信技术应用

杜传业 王刚

【摘要】    随着科技的飞速发展，第五代移动通信系统—5G逐渐走入人类的生活。5G通信技术的到来开启了移动通信的全新空间。互联网、物联网以及5G技术的高度融合成为当前信息时代的重要标志。5G，除了网速变快，被提到最多的就是物联网。本文阐述5G通信技术和技术应用，探讨物联网在5G通信技术支持下的高速发展，各种技术应用之下万物相连。科技将人类带入全新的物联网时代，开启智能生活的新篇章。

【关键词】    物联网    5G通信技术    技术应用

引言：

互联网技术应用给人类的生活带来了翻天覆地的变化。通过互联网人与人实现了无距离沟通，真正做到了人与人相连。物联网顾名思义就是物与物之间相连。互联网的高速发达是信息化发展的重要成果。互联网的快速发展实现了信息高度集中，科技将人类带入了全新的时代—物联网时代。

一、关于物联网的定义

物联网是一种新型网络，是利用先进的识别技术、信息采集技术、扫描技术、感应技术等获取电、热、生物、化学、位置等信息，以这些信息为基础，将物与物、物与人通过网络接入建立连接，实现针对性的智能化控制管理。物联网具体功能包括针对物品的监控、定位、识别以及跟踪。物联网是以互联网技术为基础，进行网络延展，构建一个完善的完整的网络系统，实现信息传感设备连接网络，实现各类信息与网络的及时联通，实现不受时间限制，不受空间限制，人与物、人与机、物与机等的信息交换、信息交流、通信。物联网通过先进的传感技术，让信息的交互更为高效高质量，为智能技术融合的实现奠定了坚实的基础。

二、关于5G通信技术的阐述

5G通信技术是指新一代移动通信技术。其特点是相较于之前的通信技术，其运行速率更快，应用场景更为丰富，时延更低，能源的利用率更高，运行成本有效降低，并且应用的限制因素和限制条件相应减少，于网络的进一步发展而言是坚实的技术基础。例如，网络的发展方向为实现自动驾驶，实现远程医疗，5G通信技术的速率最高能达到Gb/s，进而能实现高清视频以及虚拟显示数据的高效传输，同时保证数据接收结果的完整性以及清晰度，并且通过空中接口，达到所需的延时要求。其超强的连接能力，保障了通信的稳定性以及高体量的通信需求，用户的体验感得到提升，通信的流畅度得到保障，系统的协同化水平提升，网络的灵活度也相应提高。

5G通信网络主要技术为，内容分发网络、自组织网络等，主要特点就是能承载大规模大数量的设备，限制较少，并且传输的速度不受到影响，传输的速度快，容量也因其超强承载能力而显著提升，信号的稳定性较强，对于用户接入的条件要求较低，不受时间限制，用户的使用流畅性得到保障。

三、物联网形势下的5G通信应用技术

3.1 SDN/NFV技術

5G通信技术因其高速率、低成本等特点，应用范围不断拓宽。SDN/NFV技术是5G通信技术的核心技术，SDN技术也就是软件软件定义网络技术，其特点是非单一技术构建，是一种网络架构，具有创新性和前沿性，是一种超前的技术，这一技术的设计原理为，保留网络设备中的转发数据功能，消除其它繁杂的功能，通过软件编程集中控制全网设备终端，保证控制的全面性以及高效性。

NFV技术就是网络功能虚拟化技术，与SDN技术能相互融合，以及相互补充，这一技术的优势在于能降低网络设备成本，并且降低的幅度较大，对于移动通讯的运营商而言具有巨大的价值，

在通过IT平台中运用相关的软件系统来突出网元功能，最终就能够有效地替换专用平台。以SDN技术和NFV技术作为核心技术开展5G通信技术的研究，能够保证技术研究的方向不偏，在此基础上，在结合相应的网络技术，就能合理高效的设计出通信的控制层，应用程序和基础层。设计完成之后，程序的调用更为灵活，更为高效，无须进行手工的配置，整体的管理更为简洁便利和高效。这两种技术有机科学的融合，让网络系统的运作更为流程，让网络系统的控制更为全面，也让网络架构的适用范围更广。

3.2全频段技术

对于移动通信系统而言，频段是极为珍贵的资源。5G这一新型移动通信系统的发展方向为能适应以及满足不同的业务需求，不同的场景需求，需具备多样化的性能以及高质量的性能，不仅数量上要扩充，速率上要提升，能量效率和频谱效率也要相应提升。

5G通信技术需要通过融入全频段技术，强化以及增加容量和传输效率，而现今存在的一大问题就是5G全频段还处于探索状态，需进一步研究探寻，只有清晰5G全频段，才能实现5G移动通信技术的升级，实现设备的小型化，宽带更宽。

3.3密集网络技术

5G网络的一大优势就是容量明显提升，相较于最相近的4G网络，其容量都大出近千百倍。这一特点使得覆盖面范围较小，融合多种无线技术的5G网络，分割的难度极大。密集网络技术能协助5G网络优化调整这一难点，5G超密集组网有两种模式，宏基站+微基站，宏基站在其中扮演的角色是网络传输，业务特点是速率低，移动性高，微基站扮演的角色是高宽带业务传输;微基站+微基站，多个微基站构建成完整的密集网络，最终构建成虚拟的宏小区，在宏小区内，微基站资源实现部分共享，微基站的资源通过控制面板承载传输，让宏小区的功能在这一过程中得以实现。

3.4多载波技术

通信系统必须将频率控制在一定一范围内，才能保证传输的效率得到既定的要求，才能保证保证通信系统的正常运作，频率过低，会出现资源的浪费，出现空白频谱，必须采取相应的技术来提升这类频谱的利用率，实现既保证通信系统使用的稳定性高效性，也实现资源的合理化利用。一般采取联合多载波技术来实现优化，多载波技术应用的范围包括信号处理、图像处理以及通信信号传输等，技术原理为，专业的操作人员利用发送端传输合成滤波的形势，对多载波进行调控。

选择合适的滤波，采用相交模式，保证系统运行的高效性。对子载波也需进行相应的设置和调整，主要调整内容为宽带的频率，以及重叠程度，实现系统性能的优化，实现子载波的调节能力提升，能进行单独的调试，子载波的干扰性合理降低，系统运行过程中的干扰因素有效减少。

3.5自组织网络技术

运维是通信系统运行过程中不可或缺的一部分，其主要作用以及意义就是保证系统运行的安全性以及稳定性，传统运维以人工操作为主，随着通信技术的高速发展，运维的难度越来越高，运维所需要考虑的因素越来越复杂，人工操作愈发困难，所需要的运维时长也逐渐增加，运维的质量也相应下降，运维的周期也相应缩短，需要投入的人力物力逐步增加，运维费用占比越来越高。自组织网络技术能很好的应对这一现状，改善这一局面，通过自组织，进行网络的部署，网络的系统优化，以及故障排除等操作，通过降低人工干预的比例以及人工操作的参与度，来降低人工所造成的问题以及故障，提升运维的效率和质量，缓解相关企业的运营压力，同时也降低运维对通信系统产生的影响和干扰，合理的控制成本，保证经济效益。

未来物联网+5G将开启全人类的新时代甚至引领世界第四次工业革命的到来。5G技术的80%将在未来都用于物联网的应用之上。

四、物联网+5G的智能应用

1.智能家居，科技改变生活，从天猫精灵、小爱同学、智能门锁到扫地机器人等等，我们的家居生活正因为物联网变得越来越智能。在不久的将来智能家居会朝着更多样化更普及化发展。智能家居会让人类进入更安全更便捷省心的全新生活。运用5G通信技术手机就能对家里的电器远程管理，一回到家，灯火自动亮起，窗帘自动打开，空调也自动调到适宜的温度，最喜欢的音乐也随之响起，冰箱记录食材时效或直接在网上进行购买食材，甚至可以将手环和卧室的台灯进行绑定，在人入睡后台灯自动熄灭。最终提高了家居的安全性、便利性、舒适性、艺术性并实现环保节能的居住环境。智能音箱并非普通的音乐播放器，它能与主人语音交互，为主人播报天气状况，购物，点外卖，最重要的是还可以帮主人操控其他的智能家居。全新的智能家居让生活变得更轻松，更快捷。

2.智能交通及自动驾驶汽车，收费站的ETC，以及公交车的定位实时查询等等，我们的日常出行也因为物联网正在时刻发生变化。自动驾驶原理是通过计算机系统为主的智能驾驶仪器来完成的。通过对道路设施的信息反馈，汽车就能每时每刻的不断获取路况和信号灯，实现智能驾驶。而在5G即将普及的背景下，自动驾驶汽车将得以实现更大的突破。

3.智慧零售和智慧物流，自助收银机、电子货架标签系统ESL以及无人便利店等等落地应用，使我们的日常购买变得越来越便捷，去超市购物再不用排起长长的大队，疫情期间无接触购物也让人更加安心。智慧零售方便了顾客自助购买商品的同时也让商家的运营成本不断降低，从而使商品价格更合商品种类更加符合顾客的需求，商品品质更优质。随着互联网的诞生和应用，催生了无数电商平台，掀起了网络购物的大潮。我们现在能实时查询物品的具体位置、快速收到商品均是得益于RFID、精准定位、AGV机器人等等物联网在物流场景的应用。

4.智能制造和智慧农业、医疗以及智能能源，基于传感器的实时监测、云计算以及大数据等技术对工厂的赋能，智慧工厂、工业互联网等等的概念才得以落实。RFID耳标在畜牧业养殖的应用，传感器、摄像头及卫星等技数自动化设备在农业种植的应用、融合及普及必将使传统农业变得更智慧，给农民的生活带去翻天覆地的变化。医院借助5G可以实现远程医疗，智能手环可以实时监测病人的身体特征等等。物联网在医疗领域的想象空间依旧很大。利用物联网技术可以为风力发电机建立“健康档案”，大力推进新能电桩建设等节能减排措施，对中国的经济快速发展意义非凡。

5.智慧园区和智慧城市，通过物联网技术促进园区内门禁、停车、安防等系统之间的相互融合，“信息孤岛”等问题正因物联网技术的提高被逐渐解决。安装了传感器的智能井盖实时监测水位，经过改造的水、电、天然气、热表等可以远程抄表，可架设5G基站和建龙设备的路灯等等，智慧城市的步伐正在逐步加快。

五、结束语

科技在不断的发展，在不久的将来随着5G通信技术的日趋成熟，以5G 技术为支持的物联網应用会越来越多，越来越走入人类的生活，和每一个人息息相关。物联网+5G技术将全人类带入到智能生活中，带给人更方便、更快捷、更安全、更舒适的全新生活。让我们期待那一天的早日到来！关于物联网的应用有无限的想象空间，这些想象也会随着科技的不断进步而被一一实现。

参  考  文  献

[1]方玮.基于物联网形势下5G通信技术研究，[J]，通信电源技术，2021-1-10

[2]鹿玮.基于物联网时代的5G通信技术分析，[J]，冶金与材料，2020-10-15

[3]汪绛茗，李恩锦，陈旭芬.物联网形势下的5G通信技术应用，[J]，通讯世界，2018-3-21