5G移動通信支撐下的物聯(lián)網(wǎng)技術
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摘要：本文首先對物聯(lián)網(wǎng)與5g移動通信網(wǎng)絡進行了簡單的介紹，然后對5G移動通信技術在互聯(lián)網(wǎng)技術中的重要性做了詳細的分析，最后在此基礎上對5G移動通信支撐下的物聯(lián)網(wǎng)技術及5G移動通信技術與物聯(lián)網(wǎng)技術的融合發(fā)展進行了深入的探究，希望通過對這些內(nèi)容的分析可以為5G網(wǎng)絡下的物聯(lián)網(wǎng)技術的更好應用提供一定參考。
關鍵詞：5G；物聯(lián)網(wǎng)技術；應用場景；融合；智慧
1物聯(lián)網(wǎng)與5G移動通信網(wǎng)絡簡介
1.1物聯(lián)網(wǎng)簡介
物聯(lián)網(wǎng)是指物體和物體間連接以后所組成的網(wǎng)絡環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)運行是以互聯(lián)網(wǎng)技術為基礎的。物聯(lián)網(wǎng)具備很多功能，其中最主要的功能是數(shù)據(jù)采集和通信等，可以把現(xiàn)實世界中的有用數(shù)據(jù)采集出來并通過網(wǎng)絡來進行傳輸，由此來實現(xiàn)相應的功能。物聯(lián)網(wǎng)能夠借助各種傳感技術及設備，如紅外感應技術、全球定位系統(tǒng)、激光掃描儀等，由此構建一個覆蓋面比較廣的感知網(wǎng)絡系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)當中，通過利用互聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，把全部設備連接在一起，還能夠?qū)δ撤N物品對象實施追蹤定位。物聯(lián)網(wǎng)的構成分為三層結構，包含感知層、網(wǎng)絡層及應用層，在此當中，感知層處于物聯(lián)網(wǎng)架構的最底層，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與現(xiàn)實的物理世界交互的媒介，主要是進行數(shù)據(jù)的采集，對于帶有邊緣計算功能的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)而言，感知層還所收集的信息進行一定的處理。網(wǎng)絡層處于物聯(lián)網(wǎng)體系架構的中間層，主要用于信息的傳送，選取怎樣的通信技術是網(wǎng)絡層需要探討的話題，對于一種物聯(lián)網(wǎng)通信技術，需要從傳輸速率、覆蓋范圍、成本、功耗、連接數(shù)等方面來進行綜合分析，并結合具體的應用場景來進行選定。而應用層則是面向用戶的，是實現(xiàn)各行各業(yè)具體應用的一個平臺，這一層處于整個物聯(lián)網(wǎng)體系架構的最高層。智能監(jiān)控系統(tǒng)就是典型的應用，例如對車輛的監(jiān)控，對工業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)控、對城市規(guī)劃管理的監(jiān)控、對環(huán)境的監(jiān)測、對天氣環(huán)境的監(jiān)控等。物聯(lián)網(wǎng)中傳感設備的種類非常多，主要包含物理類、生物類和化學類傳感器，每種傳感技術都能夠參照相關信息和數(shù)據(jù)做出快速的感知[1]。
1.25G移動通信網(wǎng)絡簡介
1.2.15G移動通信網(wǎng)絡內(nèi)涵現(xiàn)時期，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們?nèi)粘５纳瞽h(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化，而且生活水平也因此得到不斷提升，在此情況下，移動通信技術不但推動社會經(jīng)濟的發(fā)展同時還使人們的生活便捷性不斷增強。為了能夠更優(yōu)越的與相應場景協(xié)調(diào)，促進社會不斷發(fā)展與進步，移動通信技術同樣也在不斷創(chuàng)新中努力前行，從最開始的1G模擬通信、2G數(shù)字通信，經(jīng)過技術的迭代與發(fā)展演變成了4G。然而隨著時代的快速發(fā)展，在移動通信技術各應用場所當中，4G移動通信的適用性正在慢慢變?nèi)酰瑫r各類通信技術的運營商家已認清移動通信技術在企業(yè)發(fā)展中的重要性，同時加大力度研發(fā)5G移動通信技術。以此為基礎，5G移動通信技術得到快速發(fā)展。利用對5G移動通信技術進行創(chuàng)新，可在原有4G網(wǎng)絡基礎上進行超越。相比與4G移動通信技術，5G移動通信其兼容性會更強，而且信息數(shù)據(jù)傳輸效率也有了明顯提升，能夠更好地滿足各種應用環(huán)境對移動通信的不同需求，各用戶群對5G移動通信網(wǎng)的體驗感更強烈。所以，相比與以往的4G移動通信技術，5G移動通信技術可以更優(yōu)越的滿足不同群體其對于移動通信技術的實際需求，而且這種技術在社會的各個行業(yè)當中也得到了廣泛應用，并同時還研發(fā)出很多新型的經(jīng)濟形式。
1.2.25G網(wǎng)絡特征5G網(wǎng)絡是基于4G網(wǎng)而構建起來的，其傳輸速度非常快，可以為人們的生活創(chuàng)造更多方便。5G網(wǎng)絡與之前的網(wǎng)絡相比，性能和頻率都較高效，而且應用范圍也不斷擴大，能夠有效實現(xiàn)高速公路、地鐵及車輛的聯(lián)網(wǎng)等，可不受地段和時間的影響來觀看高清畫質(zhì)的視頻，并同時完成虛擬化任務。5G網(wǎng)融要高于人的反應，使車輛間實現(xiàn)有效的交流和溝通，使兩車車距保持在合理的范圍之內(nèi)，同時還可有效緩解交通堵塞的問題。在醫(yī)學方面，5G網(wǎng)絡技術還可進行醫(yī)學遠程手術操作。由此可以發(fā)現(xiàn)，5G網(wǎng)絡具備功能多元化和多樣性的特點，正因如此各個國家都積極努力的開發(fā)5G移動通信網(wǎng)絡[2]。（1）節(jié)能性5G信號頻率高，波長短，單個基站的覆蓋范圍小，功率低，因此5G網(wǎng)絡能源消耗低，與社會經(jīng)濟發(fā)展形勢比較相符，這一點受到較大關注度。（2）利用率高5G網(wǎng)絡對用戶體驗度比較重視，明顯高過4G網(wǎng)絡。5G網(wǎng)絡屬于一種交付形式的推廣和覆蓋，能夠帶動更多企業(yè)選擇使用這一網(wǎng)絡，而且還會對經(jīng)營方式進行優(yōu)化。（3）可靠性移動通信網(wǎng)具備良好的安全性，可以滿足不同用戶的不同需求，同時也是權衡5G網(wǎng)絡是不是可以建設成功的核心內(nèi)容。
1.2.35G網(wǎng)絡中的關鍵技術現(xiàn)時期，5G網(wǎng)絡應用的關鍵技術主要包含SON技術、SDN技術、導構超密部署技術。其中的SON是自組織網(wǎng)絡的簡稱，可以降低電信運營商整體運營成本?，F(xiàn)時期我國的SON技術正處在初步發(fā)展時期，技術困難程度相對較大，而且不容易解決。然而SON技術其在資金和物資上具備較大優(yōu)勢性。異構超密集技術可以應對5G通信網(wǎng)絡中的部署問題，然而該技術也存在一定的缺陷和不足，每個節(jié)點在進行數(shù)據(jù)傳輸時距離太遠會使問題發(fā)生幾率不斷增大。因此，需對異構超密集技術加大研究，以促進5G移動通信技術效果得到有效提升[3]。SDN稱作軟件定義網(wǎng)絡技術，在使用方面靈活性非常好，而且設備也非常簡潔。在應用期間，SDN技術能夠借助中心網(wǎng)絡控制器來對網(wǎng)絡資源進行優(yōu)化和管理。
25G移動通信與物聯(lián)網(wǎng)相融合的優(yōu)勢性
5G包含三大應用場景，第一，eMBB，增強移動寬帶；第二，mMTC，海量機器通信；第三，uRLLC，超高可靠低時延通信。其中，eMBB可以看做是4G的增強版，主要用于手機移動通信，mMTC和uRLLC是專門用于物聯(lián)網(wǎng)相關的應用場景。相比于以往的4代移動通信技術，5G從設計階段就充分考慮了融合物聯(lián)網(wǎng)應用場景，如此能夠使物聯(lián)網(wǎng)應用范圍得到有效擴大。mMTC可以在一定面積內(nèi)支持大量的物聯(lián)網(wǎng)終端接入，解決了以往單個網(wǎng)絡中支持的接入設備數(shù)量不足的問題。uRLLC專為要求高可靠的物聯(lián)網(wǎng)應用而設計，比如車聯(lián)網(wǎng)、遠程醫(yī)療等。5G技術中三大應用場景的定義，使得5G與物聯(lián)網(wǎng)技術的得以更好地融合。
35G移動通信技術在物聯(lián)網(wǎng)技術中的重要性
3.1優(yōu)化網(wǎng)絡環(huán)境
伴隨最近幾年，5G移動通信技術的快速發(fā)展，網(wǎng)絡環(huán)境質(zhì)量也比4G網(wǎng)絡環(huán)境質(zhì)量有了明顯的提升。不但從信息傳輸速度與傳輸質(zhì)量上可以看出，同時控制信號也從過去較單一的形式慢慢向多元化方向不斷發(fā)展，如此可以看出，這在不同程度上推動云計算、大數(shù)據(jù)技術等同物聯(lián)網(wǎng)技術的充分融合，從而為網(wǎng)絡信息技術水平的不斷提升奠定基礎。
3.2擴大物聯(lián)網(wǎng)覆蓋面
5G移動通信技術本身具備非常高超的數(shù)據(jù)傳輸效率及傳輸距離，在具體運行過程中，不但能夠全面加強以往的蜂窩數(shù)據(jù)模，同時還可以使各終端設備相互間的通信模式更加豐富，由此在擴大網(wǎng)絡頻段的基礎上，也可讓其覆蓋范圍獲得相應拓展。所以，對現(xiàn)時期的物聯(lián)網(wǎng)用戶來說，把5G移動通信技術同物聯(lián)網(wǎng)技術做好充分融合是非常重要的一項工作。
3.3促進創(chuàng)新
基于應用優(yōu)勢，5G移動通信技術功能要比以往的4G移動通信技術高很多。具體體現(xiàn)在技術人員思維創(chuàng)新方面，技術人員能夠基于5G這樣一個強大的基礎設施開發(fā)出更具創(chuàng)新性的應用或產(chǎn)品。例如基于人工智能的智能導航系統(tǒng)便是5G移動通信技術和物聯(lián)網(wǎng)技術充分融合的產(chǎn)物，其不管是在智能交互作用或是智能功能上都為人們的生活創(chuàng)設了非常大的方便性，所以，對5G移動通信技術和物聯(lián)網(wǎng)技術的融合，是非常重要的。
45G移動通信支撐下的物聯(lián)網(wǎng)技術
4.1全頻段通信技術
在5G移動通信網(wǎng)當中，借助全頻段通信技術，可以良好的應對通信網(wǎng)絡頻譜中資源不足的一系列問題，使系統(tǒng)容量有所增加，并且還可有效提高通信網(wǎng)絡整體傳輸效率。5G有兩種頻率范圍，被命名為FR1和FR2，F(xiàn)R1的頻率范圍為450MHz-6GHz,與當前的4G技術差別不大,FR2的頻率范圍為24.25GHz-52.6GHz，遠高于當前蜂窩移動通信技術的頻段。利用全頻段通信技術可以更好地滿足移動寬帶用戶的現(xiàn)實需求。除此之外，在全頻段通信技術應用過程中，可選擇使用高頻毫米波天線來發(fā)射信號，雖然設備體積比較小，但網(wǎng)絡帶寬卻非常大，能夠有效確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行高效性。
4.2密集網(wǎng)絡技術
相比與4G網(wǎng)絡，5G網(wǎng)當中應用了很多無線接入技術，所以其網(wǎng)絡傳輸效率非常高，并且覆蓋范圍也非常廣。但是在5G網(wǎng)絡當中，密集網(wǎng)絡技術屬于核心技術，在設置移動通信宏基站過程中，可合理的安裝相應數(shù)量的高增益天線，由此擴大移動通信室外空間，并且有助于5G網(wǎng)的有效擴容，使5G網(wǎng)絡信息傳輸更加靈活。除此之外，在宏基站以外，還可多設置幾個網(wǎng)絡天線，由此與通信網(wǎng)絡間構建交互界面，提升網(wǎng)絡通信質(zhì)量和效率。
4.3軟件定義網(wǎng)與網(wǎng)絡功能虛擬化
在5G移動通信網(wǎng)絡當中，軟件定義網(wǎng)絡和網(wǎng)絡功能虛擬化都是基礎技術中比較重要的一種類型?，F(xiàn)時期，云計算技術的發(fā)展速度非?？?，在確保5G網(wǎng)絡安全上起到了非常重要的效用，并且還可以推動5G移動通信網(wǎng)絡獲得不斷發(fā)展。利用把軟件定義網(wǎng)與網(wǎng)絡功能虛擬化合理的應用在5G網(wǎng)絡當中，不但能夠有效地設置控制層、管理層和應用層，由此為5G移動通信網(wǎng)絡的合理有效控制提供方便。
4.4獨立組網(wǎng)技術
獨立組網(wǎng)其實就是創(chuàng)建全新網(wǎng)絡，主要是由核心網(wǎng)、回路鏈路、新基站等構成，在5G技術當中，可選擇使用核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)。在此當中，無線接入網(wǎng)的主要功能是無線接入，并且還可對網(wǎng)絡使用進行有效的管理。相比與4G網(wǎng)絡，
5G基站的服務水平非常高。
55G移動通信技術與物聯(lián)網(wǎng)技術的融合發(fā)展
5.1智慧家庭
在物聯(lián)網(wǎng)不同的應用場景當中，智慧家庭是比較常見的，并且與人們的生活存在較密切的關聯(lián)性。在智慧家庭的規(guī)劃設計過程中，家庭環(huán)境下所涉及的各種物品都能夠安裝上電子標簽，之后再把安裝電子標簽的所有物品連接在一起，不但能夠構建一個完整的整體，同時還方便家庭內(nèi)的所有人員更方便快捷的應用家庭當中的各種物品。在智慧家庭當中，如家庭環(huán)境下的某一物品產(chǎn)生異常，系統(tǒng)會第一時間發(fā)現(xiàn)異常部位，同時對物品異常信息實施合理的處置。利用把5G移動信息技術應用于物聯(lián)網(wǎng)中，使兩者充分結合。可對家庭環(huán)境下的煤氣表和水電表使用數(shù)據(jù)進行收集，之后借助網(wǎng)絡來進行分析和結算。
5.2智慧社區(qū)
智慧社區(qū)在創(chuàng)建過程中，借助物聯(lián)網(wǎng)技術和云計算技術及其他技術等，可以為人們創(chuàng)設一個優(yōu)良并且高質(zhì)的社區(qū)環(huán)境。智慧社區(qū)環(huán)境的構建需基于網(wǎng)絡技術，主要包含智慧物業(yè)和智慧養(yǎng)老院。如在智慧物業(yè)當中，利用5G移動通信技術來創(chuàng)設管理系統(tǒng)，可以有效提高防火防盜系統(tǒng)的智能化水準，由此確保住宅小區(qū)的安全性。除此之外，在智慧養(yǎng)老院建設中，同樣也可有效借助5G技術和物聯(lián)網(wǎng)技術，組合多個傳感器，由此對人們的實際生活情況進行監(jiān)管，以能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)老人身體健康和生活方面的問題，在此基礎上為人們創(chuàng)設一個優(yōu)良并且舒適高質(zhì)的生活環(huán)境。
5.3智慧城市
智慧城市中所涉及的內(nèi)容非常多，其中主要包含智慧交通和智慧政務等。利用把5G移動通信技術引入到智慧城市當中，創(chuàng)造智慧系統(tǒng)，除此之外還可借助5G網(wǎng)絡來高效傳輸各類數(shù)據(jù)及視頻信息等。如通過使用5G技術和物聯(lián)網(wǎng)，可以對城市內(nèi)的空氣質(zhì)量及交通運輸實際情況等事項進行監(jiān)管，由此為人們的高質(zhì)生活及高效工作提供一定保障。
5.4智能家居
現(xiàn)時期，人們對生活品質(zhì)有了更高的要求，在家庭生活當中，家中設備數(shù)量與類型及電氣設備種類在不斷增多，為此增大了管理難度。所以在此情況下，也可借助5G移動通信網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)技術，來對各類電氣設備實施管控，從而更高效的保障家庭中各類電氣設備及家具設施的安全性。
6移動互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展核心主要是互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎設施。因此全新的移動通信技術一定會引導互聯(lián)網(wǎng)技術不斷發(fā)展和進步，由此為物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展助力?；?G網(wǎng)絡技術，物聯(lián)網(wǎng)一定會獲得突出發(fā)展與進步。移動網(wǎng)絡通信速率、延時性和容量等都受到社會各界的關注和重視，全新5G網(wǎng)絡能夠有效進行多地址的接入，接入數(shù)量增長速度非?？?，而且容量也較大、延時概率非常低。5G網(wǎng)絡技術能夠有效實現(xiàn)高密移動寬帶業(yè)務，同時還可以實現(xiàn)大規(guī)模設備通信。5G網(wǎng)絡技術研發(fā)目的要比4G網(wǎng)耗電低、網(wǎng)絡延時低。5G網(wǎng)絡組建靈活性高、性能佳，可以滿足人們對于日常生活和生產(chǎn)過程中的相應需求。5G網(wǎng)可以使移動終端實現(xiàn)融合化、微型化和多元化發(fā)展，例如5G與眼鏡、手表等設備的融合。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應輔助一些條件才可以實現(xiàn)，就是一定要不斷完善網(wǎng)絡體系，如此讓各物體間能夠進行有效結合。現(xiàn)時期，4G網(wǎng)絡覆蓋面可以輔助物聯(lián)網(wǎng)充分展現(xiàn)低速度和低能耗優(yōu)勢。隨著網(wǎng)絡安全體制的構建，可以選擇最適合的通信網(wǎng)絡，也就是無線通信網(wǎng)體系。移動網(wǎng)絡同物聯(lián)網(wǎng)的有效結合可以使物聯(lián)網(wǎng)更具5G網(wǎng)優(yōu)勢，使服務面更廣，降低物聯(lián)網(wǎng)成本。
7結語
本文重點對5G移動通信技術支撐下的物聯(lián)網(wǎng)技術進行了深入細致的分析。信息數(shù)據(jù)傳輸需要基于先進的網(wǎng)絡技術，為了使物聯(lián)網(wǎng)獲得更好的發(fā)展與進步，應注重5G技術與物聯(lián)網(wǎng)的融合，由此為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供保障。5G技術共有三大應用場景，其中兩種應用場景都是為物聯(lián)網(wǎng)應用而設，這也意味著5G技術運用于物聯(lián)網(wǎng)領域有著先天優(yōu)勢。基于5G技術的物聯(lián)網(wǎng)應用可以在各領域給人們帶來便利。
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作者：陳瑊 單位：江蘇城鄉(xiāng)建設職業(yè)學院