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          試論5G移動通信支撐下的物聯網技術

          學術期刊發表網 位置:理工論文 時間:2020-11-20 09:16 (12)

          摘要:摘要:本文首先對物聯網與5G移動通信網絡進行了簡單的介紹,然后對5G移動通信技術在互聯網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網技術及5G移動通信技術與物聯網技術的融合發展進行了深入的探究,希望通過對這些內容的分析

            摘要:本文首先對物聯網與5G移動通信網絡進行了簡單的介紹,然后對5G移動通信技術在互聯網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網技術及5G移動通信技術與物聯網技術的融合發展進行了深入的探究,希望通過對這些內容的分析可以為5G網絡下的物聯網技術的更好應用提供一定參考。

            關鍵詞:5G;物聯網技術;應用場景;融合;智慧

          試論5G移動通信支撐下的物聯網技術

            1物聯網與5G移動通信網絡簡介

            1.1物聯網簡介

            物聯網是指物體和物體間連接以后所組成的網絡環境。物聯網運行是以互聯網技術為基礎的。物聯網具備很多功能,其中最主要的功能是數據采集和通信等,可以把現實世界中的有用數據采集出來并通過網絡來進行傳輸,由此來實現相應的功能。物聯網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、激光掃描儀等,由此構建一個覆蓋面比較廣的感知網絡系統。在物聯網當中,通過利用互聯網技術,實現數據的傳輸,把全部設備連接在一起,還能夠對某種物品對象實施追蹤定位。物聯網的構成分為三層結構,包含感知層、網絡層及應用層,在此當中,感知層處于物聯網架構的最底層,是物聯網系統與現實的物理世界交互的媒介,主要是進行數據的采集,對于帶有邊緣計算功能的物聯網系統而言,感知層還所收集的信息進行一定的處理。網絡層處于物聯網體系架構的中間層,主要用于信息的傳送,選取怎樣的通信技術是網絡層需要探討的話題,對于一種物聯網通信技術,需要從傳輸速率、覆蓋范圍、成本、功耗、連接數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,是實現各行各業具體應用的一個平臺,這一層處于整個物聯網體系架構的最高層。智能監控系統就是典型的應用,例如對車輛的監控,對工業生產的監控、對城市規劃管理的監控、對環境的監測、對天氣環境的監控等。物聯網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據做出快速的感知[1]。

            1.25G移動通信網絡簡介

            1.2.15G移動通信網絡內涵現時期,隨著社會經濟的快速發展,人們日常的生活環境發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濟的發展同時還使人們的生活便捷性不斷增強。為了能夠更優越的與相應場景協調,促進社會不斷發展與進步,移動通信技術同樣也在不斷創新中努力前行,從最開始的1G模擬通信、2G數字通信,經過技術的迭代與發展演變成了4G。然而隨著時代的快速發展,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弱,同時各類通信技術的運營商家已認清移動通信技術在企業發展中的重要性,同時加大力度研發5G移動通信技術。以此為基礎,5G移動通信技術得到快速發展。利用對5G移動通信技術進行創新,可在原有4G網絡基礎上進行超越。相比與4G移動通信技術,5G移動通信其兼容性會更強,而且信息數據傳輸效率也有了明顯提升,能夠更好地滿足各種應用環境對移動通信的不同需求,各用戶群對5G移動通信網的體驗感更強烈。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當中也得到了廣泛應用,并同時還研發出很多新型的經濟形式。

            1.2.25G網絡特征5G網絡是基于4G網而構建起來的,其傳輸速度非???,可以為人們的生活創造更多方便。5G網絡與之前的網絡相比,性能和頻率都較高效,而且應用范圍也不斷擴大,能夠有效實現高速公路、地鐵及車輛的聯網等,可不受地段和時間的影響來觀看高清畫質的視頻,并同時完成虛擬化任務。5G網融要高于人的反應,使車輛間實現有效的交流和溝通,使兩車車距保持在合理的范圍之內,同時還可有效緩解交通堵塞的問題。在醫學方面,5G網絡技術還可進行醫學遠程手術操作。由此可以發現,5G網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5G移動通信網絡[2]。(1)節能性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網絡能源消耗低,與社會經濟發展形勢比較相符,這一點受到較大關注度。(2)利用率高5G網絡對用戶體驗度比較重視,明顯高過4G網絡。5G網絡屬于一種交付形式的推廣和覆蓋,能夠帶動更多企業選擇使用這一網絡,而且還會對經營方式進行優化。(3)可靠性移動通信網具備良好的安全性,可以滿足不同用戶的不同需求,同時也是權衡5G網絡是不是可以建設成功的核心內容。

            1.2.35G網絡中的關鍵技術現時期,5G網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是自組織網絡的簡稱,可以降低電信運營商整體運營成本?,F時期我國的SON技術正處在初步發展時期,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勢性。異構超密集技術可以應對5G通信網絡中的部署問題,然而該技術也存在一定的缺陷和不足,每個節點在進行數據傳輸時距離太遠會使問題發生幾率不斷增大。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絡控制器來對網絡資源進行優化和管理。

            25G移動通信與物聯網相融合的優勢性

            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是專門用于物聯網相關的應用場景。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網應用場景,如此能夠使物聯網應用范圍得到有效擴大。mMTC可以在一定面積內支持大量的物聯網終端接入,解決了以往單個網絡中支持的接入設備數量不足的問題。uRLLC專為要求高可靠的物聯網應用而設計,比如車聯網、遠程醫療等。5G技術中三大應用場景的定義,使得5G與物聯網技術的得以更好地融合。

            35G移動通信技術在物聯網技術中的重要性

            3.1優化網絡環境

            伴隨最近幾年,5G移動通信技術的快速發展,網絡環境質量也比4G網絡環境質量有了明顯的提升。不但從信息傳輸速度與傳輸質量上可以看出,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展,如此可以看出,這在不同程度上推動云計算、大數據技術等同物聯網技術的充分融合,從而為網絡信息技術水平的不斷提升奠定基礎。

            3.2擴大物聯網覆蓋面

            5G移動通信技術本身具備非常高超的數據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據模,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,對現時期的物聯網用戶來說,把5G移動通信技術同物聯網技術做好充分融合是非常重要的一項工作。

            3.3促進創新

            基于應用優勢,5G移動通信技術功能要比以往的4G移動通信技術高很多。具體體現在技術人員思維創新方面,技術人員能夠基于5G這樣一個強大的基礎設施開發出更具創新性的應用或產品。例如基于人工智能的智能導航系統便是5G移動通信技術和物聯網技術充分融合的產物,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設了非常大的方便性,所以,對5G移動通信技術和物聯網技術的融合,是非常重要的。

            45G移動通信支撐下的物聯網技術

            4.1全頻段通信技術

            在5G移動通信網當中,借助全頻段通信技術,可以良好的應對通信網絡頻譜中資源不足的一系列問題,使系統容量有所增加,并且還可有效提高通信網絡整體傳輸效率。5G有兩種頻率范圍,被命名為FR1和FR2,FR1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射信號,雖然設備體積比較小,但網絡帶寬卻非常大,能夠有效確保物聯網系統運行高效性。

            4.2密集網絡技術

            相比與4G網絡,5G網當中應用了很多無線接入技術,所以其網絡傳輸效率非常高,并且覆蓋范圍也非常廣。但是在5G網絡當中,密集網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網的有效擴容,使5G網絡信息傳輸更加靈活。除此之外,在宏基站以外,還可多設置幾個網絡天線,由此與通信網絡間構建交互界面,提升網絡通信質量和效率。

            4.3軟件定義網與網絡功能虛擬化

            在5G移動通信網絡當中,軟件定義網絡和網絡功能虛擬化都是基礎技術中比較重要的一種類型?,F時期,云計算技術的發展速度非???,在確保5G網絡安全上起到了非常重要的效用,并且還可以推動5G移動通信網絡獲得不斷發展。利用把軟件定義網與網絡功能虛擬化合理的應用在5G網絡當中,不但能夠有效地設置控制層、管理層和應用層,由此為5G移動通信網絡的合理有效控制提供方便。

            4.4獨立組網技術

            獨立組網其實就是創建全新網絡,主要是由核心網、回路鏈路、新基站等構成,在5G技術當中,可選擇使用核心網和無線接入網。在此當中,無線接入網的主要功能是無線接入,并且還可對網絡使用進行有效的管理。相比與4G網絡,

            5G基站的服務水平非常高。

            55G移動通信技術與物聯網技術的融合發展

            5.1智慧家庭

            在物聯網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性。在智慧家庭的規劃設計過程中,家庭環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,如家庭環境下的某一物品產生異常,系統會第一時間發現異常部位,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網中,使兩者充分結合??蓪彝キh境下的煤氣表和水電表使用數據進行收集,之后借助網絡來進行分析和結算。

            5.2智慧社區

            智慧社區在創建過程中,借助物聯網技術和云計算技術及其他技術等,可以為人們創設一個優良并且高質的社區環境。智慧社區環境的構建需基于網絡技術,主要包含智慧物業和智慧養老院。如在智慧物業當中,利用5G移動通信技術來創設管理系統,可以有效提高防火防盜系統的智能化水準,由此確保住宅小區的安全性。除此之外,在智慧養老院建設中,同樣也可有效借助5G技術和物聯網技術,組合多個傳感器,由此對人們的實際生活情況進行監管,以能夠在第一時間發現老人身體健康和生活方面的問題,在此基礎上為人們創設一個優良并且舒適高質的生活環境。

            5.3智慧城市

            智慧城市中所涉及的內容非常多,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,創造智慧系統,除此之外還可借助5G網絡來高效傳輸各類數據及視頻信息等。如通過使用5G技術和物聯網,可以對城市內的空氣質量及交通運輸實際情況等事項進行監管,由此為人們的高質生活及高效工作提供一定保障。

            5.4智能家居

            現時期,人們對生活品質有了更高的要求,在家庭生活當中,家中設備數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移動通信網絡和物聯網技術,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移動互聯網與物聯網的融合發展

            物聯網發展核心主要是互聯網,互聯網是物聯網的基礎設施。因此全新的移動通信技術一定會引導互聯網技術不斷發展和進步,由此為物聯網技術發展助力?;?G網絡技術,物聯網一定會獲得突出發展與進步。移動網絡通信速率、延時性和容量等都受到社會各界的關注和重視,全新5G網絡能夠有效進行多地址的接入,接入數量增長速度非???,而且容量也較大、延時概率非常低。5G網絡技術能夠有效實現高密移動寬帶業務,同時還可以實現大規模設備通信。5G網絡技術研發目的要比4G網耗電低、網絡延時低。5G網絡組建靈活性高、性能佳,可以滿足人們對于日常生活和生產過程中的相應需求。5G網可以使移動終端實現融合化、微型化和多元化發展,例如5G與眼鏡、手表等設備的融合。物聯網的發展應輔助一些條件才可以實現,就是一定要不斷完善網絡體系,如此讓各物體間能夠進行有效結合?,F時期,4G網絡覆蓋面可以輔助物聯網充分展現低速度和低能耗優勢。隨著網絡安全體制的構建,可以選擇最適合的通信網絡,也就是無線通信網體系。移動網絡同物聯網的有效結合可以使物聯網更具5G網優勢,使服務面更廣,降低物聯網成本。

            7結語

            本文重點對5G移動通信技術支撐下的物聯網技術進行了深入細致的分析。信息數據傳輸需要基于先進的網絡技術,為了使物聯網獲得更好的發展與進步,應注重5G技術與物聯網的融合,由此為物聯網產業的發展提供保障。5G技術共有三大應用場景,其中兩種應用場景都是為物聯網應用而設,這也意味著5G技術運用于物聯網領域有著先天優勢?;?G技術的物聯網應用可以在各領域給人們帶來便利。

            參考文獻:

            [1]傅宇.淺析基于5G的物聯網應用關鍵技術[J].中國新通信,2019,3(8):55-56.

            [2]鄒偉民,王琮,孟雨亭.淺析基于5G的物聯網應用[J].通訊世界,2019,3(7):189-190.

            [3]王學敏.加大5G和物聯網的技術突破和商業應用[J].寧波經濟(財經視點),2019,5(2):67-68.

            作者:陳瑊

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