5G通信中的物联网变革与发展

王多军 张杰

摘要：5G网络实现了比之前几代的蜂窝网络高得多的数据速率，高达10Gbit/s， 5G还拥有较低的网络延迟，低至1毫秒，而4G则为30-70毫秒。5G网络的大带宽为万物互联提供了数据传输的基础，5G网络可以实现设备间直接通信，这也正好契合物联网的需求。

关键词：5G通信;物联网

1 5G通信技术

通信技术的快速发展给我们的生活带来了天翻地覆的发展，1G通信只能实现通话，而2G时代实现了短信传输，3G时代可以通过手机在线上网，人们获取信息的途径也发生了变化，而到了4G时代的通信技术已经相当强大，人们已经可以通过4G进行视频通话观看直播等比较占用带宽的业务，而5G已经马上要商用了，而5G在提供了更大的带宽的同时，可以将延迟降低到几毫秒甚至1毫秒，这是实现像自动驾驶、物联网等新技术最主要的支撑。

5G就是第五代通信技术，是最新一代的蜂窝移动通信。5G网络实现了比之前几代的蜂窝网络高得多的数据速率，高达10Gbit/s，这比当前的有线互联网速度更快，比以前的蜂窝技术4G LTE快100倍。5G的另一个特点是较低的网络延迟（较快的响应时间），低至1毫秒，而4G则为30-70毫秒。由于更高的数据速率，5G网络不仅可以服务于手机，还可以作为一般的家庭和办公网络。

先前的蜂窝网络提供适用于手机的低数据速率互联网接入，但是蜂窝塔不能提供足够的带宽以用作家用计算机的通用互联网提供商。5G网络通过在30至300GHz的毫米波段内或附近使用更高频率的无线电波来实现这些更高的数据速率，而先前的蜂窝网络使用700MHz和3GHz之间的微波频带中的频率。微波频段中的第二个较低频率范围，低于6GHz，将由一些5G提供商使用，但这不会具有新频率的高速。由于毫米波频率带宽越来越丰富，5G网络将使用更宽的频率信道与无线设备进行通信，高达400 MHz，而4G LTE则为20MHz，每秒可传输更多数据（比特）。OFDM <使用正交频分复用）调制，其中在频率信道中发送多个载波，因此并行地同时传送多个信息比特。

新的5G无线设备还具有4G LTE功能，因为新网络使用4G初始建立与小区的连接，以及5G接入不可用的位置。5G的高数据速率和低延迟被设想为在不久的将来开放新的应用程序。一个是实用的虚拟现实和增强现实。另一个是物联网中快速的机器到机器交互。例如，道路上的车辆中的计算机可以通过5G连续通信。

2 物联网的发展

在消费者市场中，物联网技术是与“智能家居”概念相关的产品的代名词，涵盖支持一个或多个的设备和设备（如照明设备，恒温器，家庭安全系统和照相机以及其他家用电器）。更常见的生态系统，可以通过与该生态系统相关的设备进行控制，例如智能手机和智能扬声器。

物联网环境是复杂的，由于大量不同的链接，自主参与者之间的相互作用，物联网通常会被视为一个复杂的系统。它有能力整合新的参与者。它可能被视为一个混乱的环境，作为一种实用的方法，并非物联网中的所有元素都在全球公共空间中运行。通常实施子系统以减轻隐私，控制和可靠性的风险。例如，在智能家居中运行的家庭机器人（家庭自动化）可能仅在本地网络内共享数据并且可通过本地网络获得。

与互联网的集成意味着设备将使用IP地址作为独特的标识符。由于有限的地址空间的IPv4的（拥有四十三亿不同的地址），在物联網的对象将不得不使用下一代互联网协议（IM）扩展到所需的非常大的地址空间。物联网设备还将受益于IM中存在的无状态地址自动配置，因为它减少了主机上的配置开销。如果没有IPv6的支持，在很大程度上，物联网是发展不起来的。因此，未来几年全球采用IPv6对于未来物联网的成功发展至关重要。

3 5G给物联网带来的变革与发展

3.1 突破网络限制

在5G网络建成后，可以达到的速率将会是4G网络的100倍，这就为多设备，大量数据的传输提供了基础，而传输的信息也不再是4G网络时的控制信号为主，信息会变成多元信息。这就为云计算和大数据这样的技术提供了大量数据，加快技术成熟进而真正实现智能化。5G网络的低延迟性也可以带来更快的响应速度，加快设备和设备之间的通信，增强设备间的相互配合，提升用户使用体验。比如，自动驾驶汽车，汽车之间通过5G通信，知晓相互之间的距离，对方的车速等数据，更快的更早的做出反应，有效增加可靠性安全性。

3.2 实现万物互联

5G网络采用的高频段传输技术、多天线传输技术、设备间直接通信技术，在增强了传统蜂窝数据网络模型的同时，也加强了终端与终端之间的通信手段，在增强了传统网络结构的基础上对网络的覆盖面、频段的使用率的基础上，大大减小了终端通信模块体积，且融入了智能交互的技术保障。植入性能的提高，为更多终端入网提供了条件，真正意义上实现了万物互联。更能够为5G网络的人性化、个性化创新提供思路，比如低功耗、低辐射、低噪声，都是5G网络进步的关键因素。

3.3 驱动创新思维

由于网络瓶颈的突破，许多在46网络无法实现的功能得以实现，将会对新技术的研发带来更高的平台，如智能导航驾驶、人工智能、虚拟现实等高科技研发和应用，都必将得到突破性进展。而这将进一步刺激市场，激发技术创新，新技术将不断涌现，这些新技术则将5G和物联网技术发挥到极致，使技术更好的服务于社会。从长远来看，5G网络也不是网络发展的终结，而是更高的起点，技术是在不断更新迭代的，下一代的网络技术会弥补5G的缺点，一定会促进物联网的进一步发展。

4 结语

5G的发展必然对我们的生活带来巨大变革，而万物互联又让许许多多的设备连入云，使之更加智能，更自动化，或许在不久的将来我们就能实现像很多电影中的那种智能化的城市，也为我们带来更加方便的服务，更好的生活体验。当然物联网除了5G解决的延迟问题，还有像地址分配等问题，不过ipv6协议已经比较成熟，能够为物联网设备提供足够的地址，用于标识和连接云，实现数据通信。

参考文献：

[1]陈晓贝，罗振东.5G：从愿景逐步向技术标准迈进[J].世界电信，2014（12）.

[2]钱志鸿，王雪.面向5G通信网的D2技术综述[J]，通信学报，2016，37（07）：1-14.

[3]翟冠楠，李昭勇.5G无线通信技术概念及相关应用[J].电信网技术，2013（09）：1-6.