5G移动通信技术在物联网领域的应用

5G移动通信技术在物联网领域的应用

【摘要】目前为止,4G技术已经在社会中得到了全面普及,普遍应用,而随着科学技术的迅猛发展,5G技术也有了新的突破,在试验方面有了新的进展,很快就会投入市场,5G技术必然成为新一代通信技术。物联网作为新兴战略性产业,必然会与5G技术进行融合。本文对5G技术,物联网做了大概陈述,也对未来5G时代物联网的一些应用进行了简要概括。

【关键词】5G;物联网;应用 

一、5G网络概述

业界一般认为,移动通信每十年更新一代,在2G时代是语音服务与低速数据业务,3G时代是语音服务和移动多媒体业务,4G时代主要给人类提供是宽带业务。2012年全球主要国家和地区启动5G研究工作,2015年ITU(国际通信联盟)正式5G未来发展趋势,框架结构,关键技术等。5G网络,第五代移动通信技术,在5G技术快速发展的今天,世界各国之所以对5G都高度关注,是因为5G技术的高速率,大容量,低延时,电池寿命长等4G无法替代的优点。1、5G具有高速率的特点。4G的速率是100Mbps,而5G将达到1Gbps,5G的速率将远超4G速率,是4G速率的数倍,根本原因是5G将采用高频毫米波进行数据传输,不存在频段拥挤的问题。对于高频毫米波的穿透性差的缺点,5G采用天线阵列和波束赋性,波束追踪技术等技术相结合的手段解决了这一难题。2、5G具有大容量的特点。在每平方公里的土地上,5G的容量将达到4G容量的1000倍,5G连接设备数量也将超过一百万个,远超4G连接设备数量。除此之外,5G最大的改进是能够支持不同设备进行连接,除了手机和平板电脑,还有各种佩戴式装备,以及家庭设备等。3、5G具有低延时的特点。至于网络时延,3G是100毫秒,4G是20—30毫秒,华为高管杨超斌曾经说过,要让5G的时延缩短到1毫秒。5G网络达到1毫秒的网络延时,必须对网络架构做出相应的调整,如果仍然是过去的终端到基站到核心网,所有业务下来,达不到1毫秒的要求,而未来的5G网络将是以云计算为基础的网络架构。

二、物联网概述

物联网顾名思义,物物相连的互联网,简称IOT。物联网是通过连接物理对象彻底改变先前异构设备单一的使用方式,例如,可通过互联网与洗衣机,电饭煲,手表,智能手机,佩戴设备等,从而实现人与人,人与物,物与物之间的互通。1、物联网关键技术。物联网有三大关键技术,传感器技术,RFID标签,嵌入式系统技术。传感器技术主要进行信号形式转换,包括模数转换和数模转换,RFID标签也是一种传感器技术,在自动识别方面有重要作用,嵌入式系统技术是一种结合技术,结合了传感器技术,计算机软硬件,集成电路技术,电子技术等技术,对接收的信息进行分类处理。2、物联网三层体系结构。物联网一般认为分为三层结构,感知层,网络层,应用层。感知层主要是感知识别功能,主要进行信息采集,转换和收集功能,网络层主要完成信息的传递和处理,应用层主要完成数据的管理与处理功能。

三、5G在物联网中应用的优势

1、信号覆盖面广。5G技术将成为物联网发展的关键技术,由于5G采用天线阵列,波束赋性,波束追踪技术与MIMO电路相结合的手段,扩大了信号覆盖范围,为用户提供了移动性和连续性的目标,在物联网的应用中给用户提供了高速数据服务,为物联网发展奠定了坚实的基础。2、热点容量高。5G网络采用多基站通信方式,在覆盖区域范围内存在局部热点区域,可为用户提供快速数据传输服务,从而网络流量密度升高。用户能够随时接入网络,减少了掉线情况发生。所以在5G的技术支撑下,物联网能够为用户提供100Mbps的体验速率。3、延时低与可靠性高。车联网,智慧社区,工业控制等垂直行业对时间延迟的要求很高,而5G技术的实验可以缩短到1毫秒,所以可以通过5G技术实现物联网端到端的时延很低,业务可靠性得到保障。4、低功耗和大连接。低功耗性能主要适应于数据采集的情况,比如气候监测,智慧农业,交通系统等,这些情况都是数据包较小,海量连接以及低功耗特点。由于网络连接范围广泛,连接量较大,不仅要求网络有很强的连接能力,也要求终端消耗在较低的水平。

四、5G在物联网中的应用

1、绿色建筑。最近几年社会一直提倡绿色发展,绿色发展不仅体现在环境保护上,更体现在生活中的方方面面,绿色建筑就是一个重要方向。将5G技术与物联网技术相结合运用到建筑设计和建筑应用中,可以推进建筑外部和建筑内部的绿色环保,方便节能,对人们的生活更是起到了重要的便利作用。2、智能家居。由于物联网概念的兴起,使智能家居的设想也随之出现,并且到目前为止,智能家居的应用也初步有了进展,比如,智能电饭煲,智能浴室,智能厨房,智能安防等都是很好的体现。智能家居包括信息采集,感知识别,语音识别,图像处理等,需要大数据,云计算等物联网关键技术的支撑,也需要5G技术的融合运用。3、智慧生活。5G技术的诞生和物联网技术的发展必将对人们的生活产生更大影响,在城市生活中,“共享单车”,“滴滴出行”等都对人们的出行产生了巨大变革,还可以利用“美团”,“饿了么”等APP进行点购外卖等,都是智慧生活的重要体现,相信在未来,5G和物联网的结合会使人们生活更加方便。

结束语

5G技术的高速率,低时延,大容量等特点为物联网的井喷式发展奠定了坚实的基础,5G和物联网技术的结合应用潜力巨大,前景广阔可观,会推动智慧生活,智慧城市的发展,必然对人们的生产生活产生巨大变革。

参考文献

[1]章伟飞.5G网络中物联网应用探讨[J].中国新通信,2018(5):155-156.

[2]王若其.三网融合下PON网络维护管理方法探讨[J].信息通信,2018(10):257-258.

作者:刘五一 刘宁宁 张茜 单位:河北农业大学信息科学与技术学院