探讨物联网下5G通信技术的应用

发表时间:2020/7/22   来源:《科学与技术》2020年2月第6期   作者: 张增利
[导读] 随着人们对传输信息的要求提高和社会移动通信技术的发展,从早期的2G、3G到4G,中国移动网络经历了三十多年的快速发展。

         摘要:随着人们对传输信息的要求提高和社会移动通信技术的发展,从早期的2G、3G到4G,中国移动网络经历了三十多年的快速发展。2019年6月6日,工信部正式发布5G牌照,三大通信运营商和中国广播电视网络有限公司均获牌,这意味着中国正式进入5G移动通信技术时代。5G移动通信的特点为低时延、低功耗、高可靠性,其使得网络的速度得到快速提升。与此同时,在网络中也融入了巨大数量的终端,实现了物联新技术。网络的发展将加快未来工业上的“两化融合”、远程医疗、自动驾驶等物联网的诞生和普及。
         关键词:物联网下;5G通信技术;应用
         1物联网与5G
         1.1物联网的定义
         物联网的定义是一种通过网络连接对象和对象的方法。从技术上讲,这是在对象内部放置一些小芯片,通过改善芯片之间的网络连接,使得互联网的智能水平发展到更高的水平,并且网络的使用可以实现物与人之间以及物与物之间更高质量的通信和交互。物联网本身就具有很好的适应性,并且已经广泛应用于人们的生产和生活。随着物联网本身的良性发展,物联网的应用领域将不可避免地扩展。如今,物联网技术已经得到了广泛的应用,这与它良好的适应性密不可分,并且已经在生产和生活的许多方面得到了普及。
         1.2  5G通信技术
         5G,是第五代移动电话移动通信标准,也称为第五代移动通信技术。与4G相比,5G不仅考虑了人与人,而且还充分考虑了人与物、物与物之间的连接要求。它更加关注性能指标,例如速率、延迟和连接密度。传输速率增加10-100倍,峰值传输速率达到20Gbit/s,端到端延迟达到ms级别,连接设备密度增加10-100倍,流量密度增加100倍,频谱效率速度提高了3-5倍,并且可以确保以500km/h的速度提供用户体验。国际标准化组织3GPP为5G定义了三种主要方案:增强型移动带宽(eMBB)的体验速率为100Mbit/s,峰值速率超过1Gbit/s,适用于2k/4k视频、高清视频服务、VR/AR等;大规模机器通信(mMTC)具有功耗低,成本低,覆盖范围广的特点,适用于智能家居,智能停车,环境监测等行业。超高可靠性和低延迟通信(uRLLC)的时间仅为1ms,具有可靠性高,延迟近100%和移动速度快的特点。它具有巨大的市场潜力,适合于互联汽车,工业控制和远程医疗等特殊领域的应用。
         1.3物联网环境下5G通信技术发展的必要性
         5G技术的当前发展和应用是为物联网技术带来收益的有效保证。对于物联网行业,人们也越来越期待5G技术的成熟和普及。与上一代通信技术相比,最明显的变化是数据传输速度的加快。数据传输速度将达到1Gbp/s或更高,这对于以前的技术来说是不可能实现的。此外,5G技术的传输范围将进一步扩大,摆脱空间限制,5G的适用性将更高。如今,5G作为世界上最先进的通信技术,已被许多国家所重视。5G技术数据传输速度加快,不受空间的限制,会极大地刺激物联网的发展。
         2基于物联网背景的5G通信技术运用
         2.1技术应用
         2.1.1密集网络技术
         5G通信技术具有智能化和多元化的特点,密集网络技术是这些特点得以实现的基础和保障。相比较5G通信技术,5G所能够提供的流量可以达到千倍以上,而考虑多种无线接入技术的有机联系,想要通过更加细致的分割来实现5G网络的构建并不现实,这就需要做好密集网络技术的合理应用。从实际应用的角度分析,密集网路技术的内容体现在两个方面:一是在宏基站外部进行天线设置,以此来拓展室外空间,实现系统增容,也可以提高系统的灵活性;二是在室外进行密集网络设置,可以实现不同网络节点之间的协调配合,提高相邻节点数据传输的准确性,对信噪比增益进行改善。


         2.1.2高频段传输技术
         物联网形势下,各行各业的发展对于网络容量和数据传输速率都提出了更高的要求,以当前的4G通信技术为例,系统频段多集中在3GHz以内,基本能够满足日常数据传输需求,但是在遇到大规模线上活动的情况下,数据传输量的迅速增长会将频段资源缺乏的情况凸显出来,引发网络拥挤问题,影响用户的使用体验,想要对相应的问题进行解决,需要高频段技术的支持。高频段传输技术下,宽带可以达到284.7GHz,是微波全部带宽的12倍,相比较微波,毫米波的频率集中在27.3-350GHz,本身尺寸并不大,能够实现信号天线的小型化,在缩减设备体型的同时,也可以促进网络速率的提高,满足超高速短距离通信。
         2.1.3  SDN/NFV技术
         SDN指软件定义网络,NFV则是指网路功能虚拟化,两者是构成5G通信技术的基础。物联网形势下,5G通信技术应用中,可扩展技术占据了相当重要的位置,云计算服务以及三网融合的发展,带动了5G通信网络安全性的提高,也能够为5G通信技术的发展规划提供参考。在5G通信网络中,虚拟化与软件化的实现能够进一步提升数据分离控制的效果,促进5G通信技术的发展。借助SDN/NFV技术,可以依照相应的通信网络,对通信基础层、控制层和应用层进行构建,实现有效的程序调用,以自动配置取代手动配置,促进5G通信技术管理水平的提高。而在对网络系统进行优化的过程中,5G通信网络需要具备相应的转发分离功能,帮助技术人员实现对于通信网络的运行控制,通过将SDN和NFV技术相结合的方式,可以构建起有效的虚拟网络架构,满足多样化的业务需求。
         2.2实践应用
         2.2.1车联网
         物联网背景下,5G通信技术在各行业的渗透,使远程驾驶成为可能。基于5G通信技术实践所产生的“车联网”,可以丰富驾驶功能,让乘客在驾驶途中参加会议、工作。同时针对醉酒、生病、无驾照人员等情况,提供出租车、无人驾驶服务。具体来说,5G通信技术在车联网中的应用,是通过设计远程驾驶成绩,控制车辆行驶,解决车辆行驶期间面临的额问题。此种5G通信场景的运用,是建立在5G网络本身的可靠性、低延时。除此之外,5G通信技术在实现自动驾驶时,可升级车辆感知、控制、决策功能,降低车载传感器对车辆计算能力的影响,使车辆在远程信息交互中可以自动驾驶。
         2.2.2智能制造
         在当前时期,蓝牙、无线网等技术应景被广泛运用在制造车间中,但其可靠性、安全性存在明显的局限性。而智能制造理念是通过工业化物联网技术,以及AR眼镜在云端控制机器人,从而协助工作人员完成各行业装配任务。再者,5G通信技术能够为智能制造系统,提供可靠无线网络,进而满足协作机器人的数据同步分析要求,使员工借助远程云端操作,更为便捷、精准的完成制造生产任务。
         2.2.3无线医疗
         研究显示,物联网技术每年在医疗设备中的使用率不断增加,使医疗行业可采用便携式设备制定远程诊断、手术等现代化治疗方案。而5G通信技术在无线网远程医疗中的使用,在于5G通信技术对网络信号质量的保障,避免远程诊疗过程中,出现信号差、信息传递存在误差等现象。除此之外,物联网背景下,5G通信技术,可以让医生获取高分辨率的视频、图片,从而准确判断、评估患者病情。
         结束语:对于时代的发展来说,5G大数据时代的到来,对我们的生活和工作都是有利无害的,各行各业都对其展现出了极大地期待和高度的热情,并在其中投入了巨大的人力物力,争相实现技术上的突破。我们相信在不远的将来,人类一定会踏入5G通信物联网时代,利用5G通信技术实现真正的智慧生活。
         参考文献:
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