物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下5G通信技術(shù)應(yīng)用

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【摘要】現(xiàn)階段，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，這一技術(shù)的快速發(fā)展使得移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也不斷深入。在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突破，使社會(huì)發(fā)生了很大的改變，使得我們的工作、生活發(fā)生了巨大的變化。當(dāng)前最先進(jìn)的通信系統(tǒng)就是5G移動(dòng)通信技術(shù)，其在全球才開始發(fā)展，也是今后通信技術(shù)發(fā)展的方向。本文從物聯(lián)網(wǎng)、5G通信技術(shù)等相關(guān)概念入手，對(duì)當(dāng)前5G通信技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行論述，并從高頻段傳輸、密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能化技術(shù)等方面，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)背景下5G通信技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；5G通信技術(shù)；應(yīng)用

1物聯(lián)網(wǎng)和5G通信技術(shù)的相關(guān)概述

1.1物聯(lián)網(wǎng)

所謂物聯(lián)網(wǎng)，就是將物和物之間的網(wǎng)絡(luò)相連在一起。從技術(shù)層面來看，就是將微型感應(yīng)芯片加入到物體中，使互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的智能化水平得以提升，利用網(wǎng)絡(luò)使物與人、物與物間的溝通得以實(shí)現(xiàn)。本文認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)就是通過傳感設(shè)備的應(yīng)用，以嚴(yán)格的協(xié)議為基礎(chǔ)，把不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使信息之間能夠交互，使通信更加的穩(wěn)定，使信息的精準(zhǔn)定位、跟蹤等目的得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍非常寬，同時(shí)它有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，在社會(huì)發(fā)展過程中各方面都涉及，例如智能交通、智慧城市等等。由于城市化進(jìn)程的推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍還會(huì)不斷地加大，同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生，也會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展產(chǎn)生一定的推進(jìn)作用。

1.25G通信技術(shù)

所謂5G，就是我們所說的第五代移動(dòng)通信技術(shù)，它將會(huì)在2020年面世。國際電信聯(lián)盟，把5G叫做IMT-2020，這就是說5G標(biāo)準(zhǔn)化工作會(huì)在2020實(shí)現(xiàn)。與4G進(jìn)行比較，5G技術(shù)的變化以能力指標(biāo)的變化為主，也就是我們所說的Gbps用戶體驗(yàn)速率，通過這一技術(shù)，能夠在28吉赫的超高頻段，數(shù)據(jù)傳送速度會(huì)達(dá)到一秒1Gbp以上，其傳送速度非常快。此外，在傳輸距離上也有很大的改進(jìn)，能夠在2km范圍內(nèi)將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g約束得以有效的打破。當(dāng)前，全世界最先進(jìn)的通信技術(shù)之一就是5G技術(shù)，全世界對(duì)這一技術(shù)十分的關(guān)注。以5G通信技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)，能夠使數(shù)據(jù)傳統(tǒng)速度大大提升，使傳統(tǒng)的空間限制得以有效的消除。對(duì)于5G通信技術(shù)來說，其研發(fā)主要有三個(gè)階段：①關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)；②技術(shù)方案驗(yàn)證；③系統(tǒng)驗(yàn)證。

1.35G通信技術(shù)的特點(diǎn)

截至目前，5G通信技術(shù)的定義還沒有達(dá)成一致，然而理論界一致認(rèn)為其技術(shù)特點(diǎn)主要有五個(gè)方面，具體見圖1。（1）數(shù)據(jù)流量增加。由于網(wǎng)絡(luò)需求的不斷上漲，現(xiàn)階段移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)套餐中的流量想要使人們的需求得以滿足是很難的，在同時(shí)下載、上傳數(shù)據(jù)量的過程中，就會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況。但是5G通信技術(shù)可以對(duì)超大量的數(shù)據(jù)流動(dòng)進(jìn)行承載，與4G網(wǎng)絡(luò)吞吐量進(jìn)行比較，其要高出一千倍以上。就算是在網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí)，最低也能達(dá)到每平方千米100吉字節(jié)每秒的速度。（2）聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量增加。聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量對(duì)互聯(lián)網(wǎng)信息傳送速度和質(zhì)量有著直接的影響，設(shè)備數(shù)量多一些，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量就要好一些，覆蓋面也要廣一些。然而因?yàn)槁?lián)網(wǎng)設(shè)備造價(jià)不低，同時(shí)在4G通信技術(shù)下需求量不多，使得當(dāng)前設(shè)備數(shù)量不多。但圖15G通信技術(shù)的特點(diǎn)是在十年后，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)大大增加，例得信號(hào)質(zhì)量、穩(wěn)定性增加，今后5G覆蓋面也會(huì)增長，會(huì)達(dá)到4G網(wǎng)絡(luò)的一百倍。（3）峰值速率高。所謂峰值速率，就是在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，速度最高峰或最低峰的速率。在4G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，峰值速率一般是每秒600兆字節(jié)。但是在5G通信技術(shù)下，這一速率會(huì)提高超過十倍，達(dá)到每秒10吉字節(jié)。同時(shí)，單個(gè)用戶數(shù)據(jù)流量峰值速率也會(huì)達(dá)到每秒10吉字節(jié)。從傳送速度來看，它有了巨大的提升。（4）延遲短。5G通信技術(shù)與4G相比較，其網(wǎng)絡(luò)延遲更短，能提高五到十倍，從而使人們?cè)谘舆t上消耗的資源大大降低，同時(shí)，針對(duì)財(cái)產(chǎn)安全等方面，其可靠性高，可以達(dá)到99.99%以上。

2物聯(lián)網(wǎng)下5G通信技術(shù)的應(yīng)用

2.1高頻段傳輸技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下，各行各業(yè)的發(fā)展必須有足夠的網(wǎng)絡(luò)容量、傳輸速率支撐。拿當(dāng)前移動(dòng)通信系統(tǒng)來說，系統(tǒng)頻段基本在3吉赫之內(nèi)，可以將日常簡單的需求得以滿足，倘若出現(xiàn)大范圍的線上活動(dòng)，在短時(shí)間內(nèi)使用數(shù)量快速上漲，頻段資源就會(huì)不足，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁擠的情況，使得用戶的使用受到影響。然而在高段頻傳輸技術(shù)中，寬帶能夠達(dá)到284.7吉赫，這一數(shù)字是微波全部帶寬的十二倍。也就是說，微波和毫波叫法雖然差不多，然而范圍卻有很大的區(qū)別。毫波與微波進(jìn)行比較，其要小一些，毫米波頻率一般在27.3~350吉赫，因?yàn)槌叽绮淮?，其可以使小型化得以?shí)現(xiàn)，從而將體積更小、耗材更小的設(shè)備制作出來。此外，還可以使超高速短距離通信得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)與5g相結(jié)合，其兼容性也十分好。

2.2密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

對(duì)于5G通信技術(shù)來說，其提供的流量與4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，是后者的千倍以上。5G通信技術(shù)是將多種無線接入技術(shù)有機(jī)聯(lián)系在一起，覆蓋范圍較小，想要使更小的分割得以實(shí)現(xiàn)基本是不現(xiàn)實(shí)的，因此，在這一條件下，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用是十分關(guān)鍵的。對(duì)于密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來說，其主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容：①在宏基站外部，將很多的天線進(jìn)行設(shè)置，通過這一方式使室外空間得以拓寬，同時(shí)，使系統(tǒng)容量增加的目的得以實(shí)現(xiàn)，更重要的是，它可以使系統(tǒng)靈活性得到很大的提升。②在室外，將很多密集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置，能夠使不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的協(xié)調(diào)、合作得以推進(jìn)，這樣，就能夠使相鄰節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性大大提升，從而還會(huì)使信噪比增益得到很大的改進(jìn)。可以看出，在5G通信技術(shù)中，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用，能夠使網(wǎng)絡(luò)空間增加，使時(shí)間動(dòng)態(tài)變化得以實(shí)現(xiàn)，使網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積不斷加大，使網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮出來。

2.3智能化技術(shù)

今后5G通信技術(shù)必然會(huì)需要將多元化的服務(wù)進(jìn)行提供，同時(shí)還會(huì)有很多復(fù)雜的數(shù)據(jù)向中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。從本質(zhì)上來看，5G通信技術(shù)的中心網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)，其是由大型服務(wù)器構(gòu)成的，其計(jì)算能力是非常強(qiáng)的。這一技術(shù)能夠利用交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備與其它基站連接在一起，針對(duì)較強(qiáng)時(shí)效性的數(shù)據(jù)、以及大量的數(shù)據(jù)來說，它也可以有效的應(yīng)對(duì)。能夠?qū)⑵湎蛟朴?jì)算中心進(jìn)行提交，將其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)處理，這樣能夠細(xì)化數(shù)據(jù)，同時(shí)將其按照不同的類別進(jìn)行劃分、歸檔。對(duì)于中心網(wǎng)絡(luò)來說，它的外部還有很多中端和基站，其存在的形態(tài)各不相同。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中心來說，可以結(jié)合不同的業(yè)務(wù)類型，將不同的頻段進(jìn)行選擇。在用戶體驗(yàn)過程中，網(wǎng)絡(luò)連接方式更加的多樣。想要對(duì)這樣復(fù)雜、大量的業(yè)務(wù)進(jìn)行應(yīng)對(duì)，就一定要使智能化水平提升，使識(shí)別、分類以及選擇的能力提升，因?yàn)樵?G通信技術(shù)中，最關(guān)鍵的技術(shù)之一就是智能化技術(shù)。

2.4SDN/NFV技術(shù)

在5G通信技術(shù)中，最關(guān)鍵的一個(gè)應(yīng)用技術(shù)就是可擴(kuò)展技術(shù)，云計(jì)算服務(wù)的產(chǎn)生、三網(wǎng)融合產(chǎn)業(yè)的不斷深入，使得5G通信網(wǎng)絡(luò)的安全性也得到提升，而且對(duì)于5G通信技術(shù)將技術(shù)發(fā)展規(guī)劃制定也是非常有幫助的。對(duì)于SDN/NFV技術(shù)來說，就是軟件定義網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，尤其是在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，虛擬化、軟件化的實(shí)現(xiàn)，在控制數(shù)據(jù)分離方面的效果非常突出，這對(duì)5G通信技術(shù)的發(fā)展有著巨大的推進(jìn)作用。對(duì)于SDN/NFV技術(shù)來說，它是5G通信技術(shù)的基礎(chǔ)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑼ㄐ诺幕A(chǔ)、控制和應(yīng)用層進(jìn)行構(gòu)建，使程序上的調(diào)用得以實(shí)現(xiàn)，成功地將手動(dòng)配置進(jìn)行取代，在5G通信技術(shù)管理方面的作用十分突出。想要使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得以優(yōu)化，5G通信網(wǎng)絡(luò)就要使轉(zhuǎn)發(fā)分離的功能得以實(shí)現(xiàn)，這一功能能夠使5G通信網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行時(shí)能夠被控制。通過SDN/NFV的結(jié)合，可以將虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有效的建立，使不同業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求得以滿足。

2.5設(shè)備間直接通信技術(shù)

現(xiàn)階段，移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠利用分布的固定站點(diǎn)將通信網(wǎng)構(gòu)建。大多是以基站為核心，向四周進(jìn)行擴(kuò)散，使市區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋得以實(shí)現(xiàn)。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)，就對(duì)4G通信技術(shù)的缺陷進(jìn)行全面的考慮，對(duì)以基站為核心的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，不可能將用戶的需求得以滿足的這一情況正確的認(rèn)識(shí)，因此，將直接通信技術(shù)進(jìn)行建立，使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接收設(shè)備可以在無基站的條件下，將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接收，使得通信設(shè)備的直接通信得以實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于今后網(wǎng)民數(shù)量突增的情況是非常適用的。這一技術(shù)能夠使接入方式、網(wǎng)絡(luò)連接方式等得以開脫，從而網(wǎng)絡(luò)傳播的有效性會(huì)更突出。

3結(jié)語

由于信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速深入推進(jìn)，加之信息化進(jìn)程的快速發(fā)展，當(dāng)前通信技術(shù)想要使日常通信需求得以滿足已經(jīng)很難，因此，今后通信技術(shù)的主流發(fā)展方向就是5G。同時(shí)，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不斷深入和推廣，通信技術(shù)也要與物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，對(duì)其進(jìn)行有效的調(diào)整。5G通信技術(shù)要將自身的兼容性提升，使通信頻段拓寬，還要強(qiáng)化通信安全保護(hù)，從而使物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)通信需求得以滿足。

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作者：金瑞明 單位：中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所