5G通信技术在物联网发展中的探讨

5G通信技术在物联网发展中的探讨

摘要：阐述了5G通信技术的特征及关键技术、物联网及关键技术，分析了5G通信技术对物联网发展的影响。关键词：5G通信技术，物联网，关键技术2020年，各类行业都与移动通信技术紧密相关。工业操控、车联网、移动医疗、智能家居及环境监测等新型技术都将促进物联网迅速发展，移动通信也将全面升级。4G网络转化为5G网络，使整个移动通信网络速度更快，容量更大，抗干扰能力更强。物联网将在5G通信技术中，获得更好的发展。15G通信技术的特征及关键技术5G通信技术是我国“十三五”期间重点支持产业，是高新信息技术发展的核心。其特征和关键技术如下。1.15G通信技术的特征1.1.1数据量增涨。业界人士预测10年之内，移动数据量将到达1000倍。5G的数据吞吐量能力非常庞大，即使在忙时也可以提升1000倍。1.1.2联网设备数量增加。智能终端和物联网将迅速发展，未来5G网络单位覆盖面将大幅增涨，比目前的4G网络增长100倍以上。1.1.3网络速率加快。5G网络在特殊情况之下，用户单链路峰值速率要求达到10Gbit/s的速度。而对特殊需求的业务，网速可达到100Gbit/s的速度。例如：急救车里设置的高清医疗图像传输业务。1.1.4安全性增高。5G网络可进一步缩减用户的控制时延，比4G网络相对比，缩短了5～10倍的时间。尤其关系到生命和重大财产安全的业务安全性必须提升到99.99%以上。1.1.5频谱利用提高。由于5G网络用户的业务量、数量和流量都非常大，所以频谱的需求量也就大，这就需提升频率利用率。与4G网络相比，5G的频谱效率将提升要5～10倍，只有这样才可以解决频谱资源短缺问题。1.1.6低碳环保。未来通信技术的发展的方向是绿色、低碳环保，在未来的5G通信网络中，必须要利用节能环保的设计，使移动网络能耗大幅降低。1.25G的关键技术目前，5G的关键技术仍然在发展、研究阶段，学术界认为5G的关键技术有以下几个方面：1.2.1高频段毫米波技术。移动通信系统频段目前主要是3GHz以内，但随着用户数量增加，频谱资源将会变得十分拥挤。而在高频频段中，毫米波频率的范围在27.3GHz～350GHz，并且相对于微波，使用的元器件的更小，可以实现极其高速的短距离传输通信，可以支持5G传输速率和容量的需求。1.2.2多天线传输的MIMO技术。在多种多样的无线通信系统中已经普遍采用了多天线传输的MIMO技术，这种技术可以有效的提升通信系统的频谱效率。信道容量加和收发天线的数量大幅增加，所以，在5G无线通信系统内采取较多数量的天线是为了更加有效的提升系统容量。1.2.3同时同频的全双工技术。全双工技术指的是信息同时同频传输的一种通信技术。由于信息的传输端和接受端总是存在着一些固有信号的自我干扰，而全双工技术可排除干扰，从而实现多频率信息传输技术。5G系统接收终端和发射终端频率本身存在较大的差异，会出现自干扰，全双工这一技术则可抵消这些干扰。1.2.4设备间的直接通信技术。D2D通信技术是一种基于蜂窝系统的近距离数据直传技术。用户之间使用智能终端可以不通过基站进行转发，直接传输通话数据，但蜂窝网络依然负责其相关的控制信号。这种新的传输技术可实现在网络覆盖盲区，手机等终端的端对端通信。1.2.5密集网络技术。5G通信网络的数据流量是4G的1000倍，所以组建超密集组网可以提高5G网络数据流量。未来，无线网路传输技术中的各个低功率的节点密度将会扩大5～15倍，而站点之间的距离将缩小至10m以内，用户与站点甚至可以做到一对一服务，从而形成超密集网络。1.2.6新型网络构建技术。为了满足未来移动通信网络大规模、高容量的需求，5G网络结构将具备低成本、低时延、易维护、扁平化等特点。目前产业界的注意力主要集中在云架构和C—RAN（新型无线接入网）的研究上。1.2.7智能化技术。5G的中心网络是由大型服务器构成的云计算平台，宏基站通过交换机及路由器与基站相连来进行大数据的存储和云计算。而终端与基站的数量和种类非常多，并且不同的业务不能使用相同的频段，连接方式以及天线也是多种多样。因此，移动通信网络必须可以进行自动模式切换、智能优化配置、智能识别等多种功能，从而实现智能化技术。2物联网概述及关键技术物联网的用途非常之广泛，涉及公共安全、平安家居、智能消防、智能交通、环境保护、政府工作、、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。物联网的开展步骤如下：①对物体的属性进行标识，包括其静态和动态属性。静态属性可以直接存储在标签中，而动态属性则可先由传感器实时探测，再进行标识。②识别设备，并完成对物体属性的读取，然后将信息转化为适合网络传输的数据。③将物体的信息由数据网络传输到信息处理中心，并由处理中心来完成物体通信的相关运算。2.1物联网关键技术在物联网数据应用中有三项关键技术。2.1.1传感器技术。传感器技术是计算机系统应用中的关键技术之一。计算机需要通过传感器把模拟信号转换为数字信号并加以处理，从而利用。2.2.2RFID电子标签。RFID电子标签技术其实也是一种传感器技术，它融合了无线射频技术以及嵌入式技术。RFID在自动识别、物品物流管理等领域有着非常广阔的应用前景。2.2.3嵌入式技术。嵌入式技术是综合了计算机软硬件、集成电路技术、传感器技术、电子信息应用技术为一体的多元复杂技术。经过了几十年的发展，嵌入式智能终端产品随处可见；从小小的MP3到庞大的卫星系统。如果把物联网比做人体，那么传感器就是人的眼睛、鼻子等感官，网络则是人的神经系统，而嵌入式系统就是人的大脑，它把接收的信息进行分类处理，然后传播到身体各处。35G通信技术对物联网发展的影响3.1提升物联网网络速度现有的物联网技术速度较慢的主要原因是由于WiFi、ZiBee也进入到了网络，所以当传输的数据量过大或者连接数量过多的时候，由于容量或数据处理能力的不足，往往就会发生网络拥塞或延时。而5G网络系统，数据传输速率可以够达到4G的百倍，信息速率和质量都会有明显的提高。这是由于大规模MIMO技术的优越性，MIMO的天线阵列排布可以容纳大量设备工作，同时D2D技术也可以进行短距离直接连接，通过传感器转化的数据可通过5G网络直接传输到用户设备中，并且优化操作系统，从而提升数据传输效率。3.2增加物联网的覆盖面积5G通信技术使用了高频传输、多天线技术以及设备间直接通信、致密网络等等，不仅有效提高蜂窝数据传输速度，并且增加了终端间的通信效率，同时扩大了整个网络的覆盖面积以及频率使用效率，而且还缩小了终端通信模块的体积，甚至为智能交互系统也提供了优良的技术保障。3.3提高物联网的经济性在5G通信网络中，基站或终端都可以直接互联，去除了路由器、交换机等各种网络层设备，这样极大程度的缩减了开销，降低了成本，从而提高了经济性。3.4促进物联网创新技术的发展5G通信技术的研发，使4G网络很多不能实现的功能得以实现，这就给为各种新技术的研发提供了很好的平台。所以基于5G的物联网，其技术研发也将会有更多的创新。随着高新技术的不断更新换代，物联网的优点和作用也将充分发挥，从而更好的为国家为社会提供服务。4结束语在未来的通信行业中，5G通信系统可以使移动网络具有高速、广泛、低功耗、低时延、万物互联等优良特性。而物联网在生活、医疗、交通、智能城市等多领域的实际应用也将为5G带来崭新的机遇和挑战。同时5G网络在这种环境下也将持续扩大其应用领域。伴随5G通信技术的不断进步发展，物联网产业链的协作也将更加标准、规范、科学。物联网把5G网络作为载体，在未来的应用普及中，可以最大化的满足用户需求，达到全面的、整体的智能化的发展，从而实现物联网新面貌、新阶段。参考文献：[1]姚广.5G移动通信发展趋势与若干关键技术分析[J].信息系统工程，2017，（2）.[2]王佩，陈金鹰，喻恒彦.5G进展与关键技术分析[J].通信与信息技术，2015，（6）.[3]乔健.美国推动物联网发展的相关政策研究[J].全球科技经济瞭望，2017，（6）.[4]沈海红.物联网行业发展和业务应用研究[J].电子测试，2017，（15）.[5]陈芮娴.物联网产业价值链发展研究[J].电脑迷，2016，（9）.[