物联网形势下的5G通信技术应用

2022-02-06甘露

通信电源技术 2022年21期

甘露

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

随着5G通信技术的快速发展，物联网的覆盖范围逐渐扩大，信息技术的优势得到了充分发挥，推动着各个行业领域的发展，人们的日常生活也因此变得更加便捷。5G通信建设经历了漫长的发展周期，在具体应用过程中也暴露出了一系列问题。为了提高5G通信技术的应用效果，需要在原有4G通信技术体系的基础上做好相应的完善工作。将5G通信技术与物联网技术相融合，实现快速高效的万物互联。

1 物联网技术与5G通信技术的关联

随着网络信息技术的快速发展和不断更新，物联网技术也出现在了人们视野中。物联网技术自身的应用范围十分广泛，能够为人们日常生活的各个方面带来便利条件。从技术层面来看，物联网就是利用传感器、互联网以及控制系统等实现人与人、人与物、物与物之间的交流互通，改变了人们的日常生活，拥有十分良好的发展空间[1]。随着国家战略和物联网应用示范项目的推进，我国物联网市场的需求不断增加，物联网产业呈现出蓬勃生机。基于物联网技术与5G通信技术的融合，城市之间的联系变得更加紧密。5G通信技术的应用为物联网发展提供了全新的动力，是物联网得以快速发展的保障和动力，提升了物联网技术的整体应用价值。而物联网技术为5G通信技术的发展奠定了坚实的物质基础，促进5G通信技术不断创新升级。

2 物联网形势下的5G通信相关技术

2.1 密集网络技术

在5G通信技术实际应用过程中，其提供的流量要远远高出4G通信技术[2]。为了充分了解5G通信技术的应用优势，需要提前了解5G通信技术的应用原理。5G通信技术采用了较高的频段，穿透力弱，为了有效应对这一问题，在5G通信技术实际应用过程中需要对基础设施进行完善。采用密集网络技术，通过无线接入点的规模部署，可以大大降低用户接入的距离，从而提高区域用户的吞吐量，满足5G系统容量需求。在应用密集网络技术后，可以充分利用室外空间，使网络节点之间的融合变得更加紧密，提高节点信息传输的精准性和频率复用效率，在局部热点区域实现百倍量级的系统容量提升。超密集组网结构如图1所示。

图1 超密集组网结构

2.2 SDN/NFV技术

为了能够在软件定义网络（Software Defined Network，SDN）系统中对IP设备的相关软件进行定义，需要利用SDN技术对网络设备进行全网集中控制，在满足用户基本需求的同时，将多样化的设备联系在一起，利用私有协议来控制并转发IP设备。网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）技术主要应用的是网络虚拟化设备，可以更好地实现软硬件相互协调，能够满足用户的实际需求，全面提升硬件设备的性能。在当前物联网发展形势下，利用SDN和NFV技术可以对现有资源进行整合，进而加强管理和控制工作。除此之外，物联网技术在发展过程中最主要的任务就是确保资源能够得到合理分配，在资源分配和合理调度基础上加强资源管理，进而提升物联网系统的整体安全性和稳定性。SDN分层架构如图2所示。

图2 SDN分层架构

2.3 高频传输技术

随着物联网的应用范围不断扩大，高频传输技术在社会多个领域得到应用，提升了网络容量和网络传输效率。传统通信技术所采用的工作频段几乎都在3.5 GHz以下，信息和数据资源传输期间很容易出现网络阻塞问题，不仅影响着用户正常操作，同时也会导致信息在传输途径中出现失真等情况，给用户带来了负面体验。将5G通信技术应用其中，能够有效提高宽带传输速率，满足用户的基本需求。在当前物联网形势下，利用5G通信技术可以顺利在高频段完成信息传输，有效规避了网络堵塞的问题。此外，高频传输技术也可以推动物联网朝着小型化方向发展，全面提高资源利用率，在短距离范围内可以完成高速通信。

2.4 直接通信技术

目前，网络技术逐渐朝着多元化方向发展，在核心网络中会出现多方位的传输数据，数据量也呈现出明显递增趋势。为了提升数据传输效率，需要对数据信息实施精细化处理，采用直接通信技术，利用固定点来构建网络，将基站作为传输核心，以扩散的形式全面覆盖网络社区。为了有效扩大移动通信网络的覆盖范围，基站通常会建设在比较宽阔的场地中，稳定性较强。直接通信技术实现了移动网络直连，正是基于这种网络连接方式的转变，通信技术的限制被打破，信号传输也变得越来越稳定[3]。

2.5 智能化技术

5G通信技术体系中，智能化技术是一种十分重要的技术类型。在互联网环境不断变化的背景下，5G通信也正朝着多样化方向发展，网络环境中逐渐出现大量的复杂数据[4]。这些庞大的数据传输任务由云计算平台承担，在计算能力较强的大型服务器中，利用交换机信号和计算机数据将各个基站联系在一起。数据信息传输过程中，经过云计算中心处理后可以对数据资源进行细化和分类，结合不同的类型完成存储和传输。除了云计算中心之外，还存在很多基站和终端，能够按照不同频段处理不同类型的业务。智能化技术也可以结合不同设备的接入方式，精确处理具体位置和时间信息，从而为网络环境中的用户带来优质体验。

3 5G通信技术在物联网行业中的应用

3.1 智能家居

作为物联网技术的重要应用场景之一，智能家居已经得到普遍使用，得到越来越多用户的认可，提升了人们的生活质量。通过智能家居的使用，用户可以随时对家居实行智能管控，并了解家居运行状态。目前，随着5G网络的快速发展，有利于为家庭用户带来流畅的网络速度和舒适的生活体验。

3.2 智慧城市

智慧城市是充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务以及工商业活动在内的各种需求做出智能响应。物联网和5G通信技术的发展提升了智慧城市所需的连接能力，对于智慧城市可持续性、弹性以及高效实体的演变非常重要[5]。大带宽、大容量以及低延迟的优势使得5G通信技术在我国智慧城市的建设过程中得到了十分广泛的应用，智慧城市多项体系建设过程中遇到的阻碍逐步得到解决。此外，随着未来大数据、云计算、物联网以及智能化等技术应用，能够有效打造以人为本的智慧城市。

3.3 智慧行车

智慧行车作为一种新的服务类型，是在交通领域内充分应用物联网、空间感知以及云计算等新一代信息技术对交通领域内的各项内容进行全方位管控和支撑，使得交通系统在城市等空间范围具备感知、互联、分析、预测以及控制等能力，以充分保障交通安全，发挥交通实施能效，提高运行效率和管理水平，为人们的顺畅出行提供服务。通过5G车联网技术将车辆和与车辆行驶有关的一切事物相连接并进行信息交互，能够在移动的物体之间建立智能连接，有效控制行驶车辆的移动速度和移动方向，借助高级驾驶员辅助系统、前桩预警系统等智能化系统提高交通事故的预防水平。

3.4 智能环境监测

随着社会经济的高速发展，环境污染和生态破坏成为人们关注的焦点。利用5G通信技术、物联网技术、大数据分析技术搭建环境监测系统，长期对某一区域的相关环境进行监测，同时对环境变化和状态进行预测，提前制定环境问题解决方案，避免不必要的风险。对于异常的环境变化，可以将环境变化相关信息和数据发送给应急处理中心，从而更加迅速地解决问题。