论述物联网形势下的5G通信技术应用

【摘要】    近年来，信息时代基于计算机、数据电子为媒介，结合人和事物，以“梅特卡夫定律为主要观点，旨在描绘人和数据、互联网的相关性和价值性。罗伯特·梅特卡夫认为，网络的价值与联网的用户数的平方呈正比，用户数与网络价值的增长的平方成比例。这意味着网络效应正以前所未见的指数级增长沁入人们的生活，向世界展现“万物互联”的概念。“万物互联”向我们展现一个高度智能化的生活场景模式——想象一下，人脸识别，机器人管家，AI智能虚拟场景构建，这些科技大片中呈现的场景。现如今，在泛互联网发展的背景下，5G通信技术作为“万物互联”的核心必将不断迭代。基于此，笔者分析了5G通信技术在物联网背景下的优势、具体应用。这将有助于发挥5G技术在物联网中的优势，为人们的生产带来更多便利。并提出物联网形势下的5G通信技术的发展前景分析，将云计算技术、大数据计算技术与物联网连接技术相结合，可以利用5G物联网云计算方式，让整个社会的运行更加智能化、便捷化，以此实现万物互联的时代趋势。

【关键词】    物联网    5G通信技术    网络安全    发展

引言：

当前，经济全球化、市场经济的快速融合，使得信息技术、通信技术为物联网创造了技术条件。技术条件的局限性使得物联网难以达到预期的效果，5G通信技术、物联网正处于早期发展阶段，要在网络环境中获得技术优势还有很长的路要走。

一、物联网

（一）技术架构

物联网可分为感知、网络和应用。基于互联网的网络延伸，物联网的用户和信息交换延伸通信网络，构建成事物和事物、事物与人物、人物与数据的组合。进一步细化可知，通过智能感知、识别技术、分布式计算等通信识别技术，物联网利用局域网，连接传感器和控制器，兼容所有应用，包括互联网上的所有资源，实现人与物、物与物连接。

（二）物联网内核

物联网是技术进步的产物，通过建立物与物之间的联系，以互联网为基础来发展、完善信息，可以有效地实现各种信息交流。在物联网中，人们将电子标签应用到各种物理对象上，电子标签包含了基本信息。物联网是当今各领域发展的重要方向，对促进经济发展、提高人民生活水平具有重要的促进价值。计算机网络系统的逐步完善为物联网的发展创造了良好的条件，5G通信技术在物联网中的应用，必将带动物联网更快的发展。

通过上述所表述的，实现人与物、物与物连接，物联网实现各种信息交换，完善互联网现有信息，是技术进步的产物之一。物联网在各个领域的发展方向不同。例如，将电子标签应用到各种物理对象上，将物与物之间通过数据进行传导。

计算机网络系统的构建为物联网的发展构造有利条件，逐步完善、创造5G通信技术在物联网中的应用，可促进经济发展，提高人民生活水平，必将带动物联网的更快发展。

二、5G 通信技术

（一）5G 通信技术概念

5G通信技术是一种低网络时延、低功耗、高数据速率的移动通信，伴随国家对5G通信技术的研究力度，该技术的应用、传播渗透进各行各业，未来该技术应用必将加速信息化，这也致使通信技术在高强度的发展中持续性推动。

（二）5G 通信技术特征

1.数据流量增长

在生产生活领域，网络成为越来越重要的元素之一，因此需要更先进的移动通信技术来维持正常的生活活动，实现信息的高效传输。5G通信技术增加了信息传输容量，数量流量也显著升高。

2.联网设备数量扩大

5G通信技术链接联网设备，使设备的应用在网络和通信工程中发挥着重要作用。因此，信息传输的速度和质量、网络覆盖范围都与设备数量息息相关。假设设备数量较少，网络范围相对有限，5G通信技术就会受阻，无法确保网络的稳定性。

3.峰值速率升高

5G通信在4G技术的基础上提升了速度、峰值。在网络传输中，5G通信技术的峰值速度优势明显，4G传输速度最高可达600Mbps，5G通信技术可达4G最高速度的10倍，[2]保证了信息传输的及时性。

三、基于物联网形式下 5G 通信技术的应用

（一）SDN/NFV技术

在某种程度上，5G通信技術可以帮助建立相应的发展规划。软件、虚拟化的实现对5G通信技术的发展起到了非常重要的作用。 SDN、NFV是5G通信技术的基础，可以有效地创建控制层、管理层、应用层。在一定程度上，简化通信网络的管理模式，实现多层次、多规模的自动调整，从而可以省去人工操作步骤，不断优化网络系统，充分融合5G通信技术、SDN、NFV技术，可以以某种方式提高无线信号覆盖性能。构建虚拟网络结构，这种虚拟网络结构可以很好地满足网络各行各业的要求。[3]

（二）远程医疗治疗及手术

5G通信技术+物联网的形式，融合时间、空间维度，是的距离不再是跨度。在医疗科技中，应用该技术，拉近了医患之间的距离。

福建医科大学孟超肝胆医院通过高清图片、信号传输、机器人手术钳遥控、电刀等手段，远程控制在50公里外的机器人手术钳切除猪肝小叶。同年3月16日，中国人民解放军总医院海南医院成功完成韩国首例5G远程人体手术——帕金森病“脑起搏器”移植。凌志培主任在5G移动网络的指导下进行心脏起搏器植入手术。凌主任说“这是一次异常的跨区域手术、指导。信息技术、医疗保健技术帮助患者降低医疗保健成本，在医学领域意义非凡。”这是华为与中国联通福建分公司、福建医科大学、苏州康多机器人有限公司合作应用5G5G通信技术的成功案例。

（三）全频段技术

5G通信技术核心取决于全频段，全频段可有效解决频谱资源。在5G通信技术中利用全频段，整个网络系统的传输效率将提高。目前，全频段技术发展还不成熟，但未来技术发展空间巨大。

（四）虚拟现实无人机

基于5G技术，为物联网无人机提供实时超高清视频传输、远程低时延控制、大容量数据处理等非常重要的功能。

1.在线直播

全景摄像头完成视频流的采集、拼接、处理，5G网络下行传输给用户可以随时随地通过终端感受情景变化。

2.远程配送

低空无人机可以通过遥控、自动飞行将包裹（小货物）自动运送到目的地，避免交通拥堵，消除地形干扰，提高交付效率。

3.农林植保

无人机的负载实现植保机械化，5G网络的结合，实现无人机与数据中心之间的数据交换。云平台对负载采集的实时数据进行分析，支持数据中心实现远程操作。

4.智能交通

智能交通运营商模式将改变出行市场格局和出行方式，让每个人的出行安全、便捷、高效、经济、绿色。

受益于创新的有利政策环境，自动驾驶出租车、公交车、无人驾驶出租车等自动驾驶汽车已经开始走进普通人的日常生活。例如，百度已经为北京、上海、广州、深圳、重庆、长沙、常州、阳泉8个城市的市民提供了自主出行服务，北京、重庆、阳泉已正式开始充电运营，接待旅客超过50万人次。去年第四季度，自主出行服务平台萝卜快跑订购了约21.3万名乘客，几乎是上一季度的两倍。

百度董事长兼首席执行官李彦宏表示，智能交通基础设施的部署正在适度推进，利用5G的远程控制优势，通过车路协同，提高运输效率和安全性，推动汽车产业向智能化、网联化转型升级。

四、物联网形势下5G通信技术应用发展趋势

（一）优势分析

5G通信技术之所以受到世界各国的高度重视，并投入大量精力、资源进行研究，是因为其是物联网技术发展不可或缺的重要优势。首先，5G通信技术比4G通信技术具有更高的信号质量，网络信息可以高速传输，信息传输时延可以大大降低。其次，5G通信技术信息存储量大，可以保证数据信息的长期存储、备份。由于5G通信技术在物联网背景下的诸多优势，智能设备将不断与时俱进，成为物联网技术发展的主要推动力。

（二）面临的挑战

当前现状下，5G通信技术的发展仍然面临诸多挑战。其中，通信速度由所使用的频谱决定，频谱资源丰富的毫米波研究尚不完善，5G通信技术速度有待提高。此外，物联网时代的人们对计算机带宽的要求越来越高，但难度、高投入也增加了使用5G宽带的成本。因此，如何解决低成本宽带，成为不得不正面面对的问题之一。 5G通信技术融入物联网面临的挑战是多种多样的，需要政府、相关部门给予足够的重视。

五、基于5G的物联网前景展望

（一）5G+物联网的融合

1. 5G物联网——快速性

现在的物联网技术之所以慢，主要是通过wifi/zigBee入网，所以如果连接太多或者要传输的数据太大，就会出现数据处理能力拥塞、延迟现象，网络容量不足的情况。识别层的信息数据不能被应用层、管理者端有效地获取。例如，在物联网中使用传统物联网时，网络中的高延迟问题会阻碍车辆的摄像头、雷达等设备及时传输、解读信息。这增加了发生不利于车辆运行的交通事故的可能性。在基于5G的物联网应用中，由于Massive  MIMO技术在5G网络中的优越性，形成的天线阵列极大满足很多设备使用，并且D2D技术也可以在该阵列中使用。在这个阵列中，D2D技术可以短距离直接连接，当智能终端设备产生传感数据信息时，数据可以与5G连接，直接发送到用户的设备，提供实时通知以优化用户服务并预判信息。

2. 5G物联网——便捷性

5G通信技术具有便捷优势，技术的演进、普及，智能电子设备的研发、应用将为物联网提供发展平台。优化物联网发展格局，为物联网发展提供良好契机。 5G通信技术的普及，将使通信设备更加轻便、便携，让人们随时随地通过技术操作，方便了人们的工作、生活。例如，在日常线路规划时，用户携带的5G设备直连时，无需改变现有布线方案，有效防止绕远路，节省了大量时间成本。还比如，在对过去建造的大楼进行优化时，无需在改造过程中破坏现有的布线、装饰，即可利用5G通信技术合理规划最优方案。

3. 5G物联网——经济性

在5G网络建设使得物联网设备与5G手机直接相连，基站让两者之间的连接速度更快，有效减少网络层设备，实现降低成本的目标。例如，我们日常生活中使用的许多路由器、交換机等网络层设备都不再采用这项技术，这降低了相关网络层设备的成本，使其更加经济。总的来说，基于5G网络的物联网将在实际应用中展现出强大的生命力，两者的共同发展将为现代生活提供更便捷的体验。在设备连接数方面，可连接5G网络的设备数量将大幅增加，充分满足当前各领域、各行业、各人的需求，物联网也将变得越来越快。 基于5G的物联网应用中，物联网的架构将越来越完善，未来随着不断优化，物联网在运行速度、安全性、经济性方面将得到快速发展。当未来5G网络更加成熟、普及时，将商业化结合物联网产品，制定最适合未来物联网发展的运营方案。在城市城区、老区、偏远农村地区，通过各种针对性的解决方案，推广5G网络，建设合理、正确网络通信规则，全面提升人民生活质量，为社会做贡献。更明显的是，网络运营商提供物联网保障用户体验的同时，也展示了基于5G网络带来巨大收益、成果。

（二）发展战略

为了不断提升上述数据的产业能力和应用成果，广义人工智能结合了统计、计算、优化等多学科交叉技术，成为连接互联网和大数据的纽带。如今，互联网大数据的应用取得了长足的进步。在用户上网行为数据采集、用户购物偏好和个性特征分析、产品精准展示、视频推荐、广告推送等方面的应用还处于起步阶段。广电行业大数据的发展受到双向网络转换、云平台建设等诸多客观因素的制约，随着这些制约因素逐渐消失，大数据必将得到广泛应用。[6]以智能驾驶领域的无人驾驶汽车为例。凭借其强大的全球传感器设备、算力架构、车辆和机器优化，33个传感器、激光雷达组和11个高清摄像头，通过人工智能结合传感器数据、无限感知结论和机器视觉反馈。

智能技术是5G通信技术应用中非常重要的一项技术，根据互联网状况的不断变化提供各种服务，向网络终端上传海量复杂的数据。 5G通信技术的云计算平台可承受一系列传输。云计算并不是目的，而是借用云计算的概念、思想和方法，通过虚拟化、自动化和标准化，将现有的技术系统，正在开发的系统集成，为整合提供技术便利。云平台建设是一个渐进的过程，随着云平台规模的不断扩大，现有的全站网络业务将逐步向云平台过渡。

基于物联网发展，已经达到并提供了一种全新的智能运营标准，满足物联网发展。为了实现远程控制，基于物联网的云平台解决方案，提供了将模块连接到现有控制器的设计流程，并制定了控制器与控制器之间的串行通信协议。对此，无论是物联网云平台建设，还是5G通信技术无论在生活中还是在经济发展中都发挥着重要的作用。

六、结束语

與此同时，我国市场需求不断变化，物联网技术发展面临机遇和挑战。5G通信技术的出现，对当前物联网形势下通信网络的发展和发展产生了深远的影响。因此，各国应重视物联网技术与5G通信技术的相互融合，互补优势和劣势，实现国民经济和科技的平稳较快发展，向各个领域进展。通过了解和掌握5G通信技术和物联网的引入和发展的相关知识，理性看待5G通信技术在物联网应用发展面临的优势和挑战。

作者单位：杨蓓    中移铁通有限公司上海分公司

参  考  文  献

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[2]王雪蕾.《互联网+时代浙江省物联网大数据应用技术发展前景及社会价值的实证研究》课题研究报告[J].河南科技，2015，22（04）：85—86.

[3]李冬梅，王嵩，隋东.物联网技术下智能快递柜的应用[J].现代计算机，2017（10）：67-71.

[4]李雨樵.物联网在智能家居中的应用[J].信息记录材料，2018（02）：121-122.

[5]陈文伟，朱玉坤，张宁池等.面向能源互联网的 5G 关键技术及应用场景研究[J].电力信息与通信技术，2021，19（08）： 83-90.

[6]王郑.从技术角度看媒体融合[J].视听， 2016（04）：2-4.

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