基于5G网络的物联网技术在智慧城市中的应用

周 岩

（青岛蓝湾信息科技有限公司，山东 青岛 266100）

0 引 言

近几年，随着移动物联网等新一代信息基础技术的快速发展，智慧城市快速发展，整个城市社区居民生活品质水平不断提高，使得城市综合治理、生态环境、交通出行以及公共安全等新的需求逐渐突显。因此，基于我国新一代信息网络技术的城市智慧现代体系建设尤为重要。基于5G无线网络物联网信息技术的智慧新型城市基础建设，利用新一代移动信息网络技术手段实施搞好智慧城市综合治理，是不断提高地方政府整体信息快速反应管理能力、提升智慧城市基础建设与管理的现代化管理水平和提高社会主义经济效益的必要手段。因此，本文基于5G无线网络的智能物联网应用技术在我国智慧家居城市建设中的应用场景进行深入探讨与分析。

1 基于物联网的智慧城市建设的必要性

城市基本管理工作是指以城市这开放的复杂巨系统领域为管理对象，以有关城市基本管理信息的交流为管理基础，运用政府决策、计划、组织、指挥等一系列管理机制，采用国家法律、经济、行政、技术等多种手段，通过地方政府、市场与经济社会的有效互动，围绕现代城市经济运行和社会发展需要进行的城市决策协调引导、规范协调、服务和经营管理行为。智慧城市的管理涉及到治安、市政、道路、交通、医疗、环境、城管以及宣传等众多对象，专业化程度高，涉及部门繁多，流程繁琐，城市设施运营难度大。传统的城市管理以“人”为载体，通过人工方式，利用各专业的传统智能化手段进行城市管理及运营，存在管理不及时、城市运行效能较低以及信息交流和反馈机制不畅等问题。

1.1 传统智能化系统在智慧城市建设中存在的问题

城市传统智能化建设以各系统独立运行为主。同一个城市各个行政区域中，各个专业多个设备品牌、多个智能化子系统集成度低，无法实现充分的互联互通，仅满足智能化管理基本需求。

城市中区与城市区、专业与专业、建筑物与建筑物之间各自的子系统相对独立，存在诸多信息管理孤岛，无法有效实现城市集中一体化信息管理，且公共服务质量标准不一致，数据采集孤立，系统业务联动难以实现。

前端传感部件种类少，回传数据匮乏，无法满足全面、深入的基层数据分析需求。后端缺乏覆盖包括农村社会保障、综合治理、应急风险管理以及社会保险救助等“多网合一”类的网格化管理数据平台，应用可扩展性差，扩展成本较高。

城市传统智能化系统自治能力有限，需要多数人员参与社区前端管理和维护工作，消耗大量的系统管理和前端维护成本，无法真正实现高效、便捷的企业集中式生产管理，运营难，成本高。重要设备正常运行故障状态无法实时进行监控，难以实现事故应急预警。

1.2 物联网技术应用将使传统智能化系统发生根本性变化

物联网与基于传统城市智能化的物理架构具有很多相似性，各类传感器、各类系统结构相当于城市物联网的一个数据采集处理节点，利用物联网采集技术将各类数据采集汇聚传送到大型数据中心，通过大数据分析和信息处理，为每个城市管理者、运营事业单位、居民用户提供24小时的城市动态数据采集应用服务，从而使之与传统城市智能化物理系统架构发生根本性质的变化。

因此，基于云和物联网的我国智慧新型城市基础建设必将成为未来我国智慧新型城市的发展趋势，而基于物联网的我国智慧新型城市基础建设是从城市数据综合接入、数据处理、数据综合应用3个技术层面提供统一的数据平台。

2 5G网络概述

所谓5G移动网络指的是在移动通信实际网络应用发展过程中的第五代移动网络。与之前的四代网络移动通信网络相较而言，5G移动网络在实际通信应用发展过程中能够表现更突出，拥有更加强化的网络功能。5G网络在实际网络应用开发过程中已经表现出明显的性能优势和更加强大的网络功能。具体地，5G网络具有高速率、低功耗大连接以及低延时3大特点[1]。

2.1 高速率

按照5G的技术指标，5G网络峰值的下行速率达到20 Gb/s，而上行速率也可以达到10 Gb/s。4G的峰值下行速率是1 Gb/s，即5G的速度是4G的20倍。这种飞跃将彻底改变当前的网络模式，也将为智慧城市开启以大视频为数据主体的应用模式。

2.2 低功耗大连接

5G网络拥有低功耗大连接的特点，全面应用后将会降低连接成本。大连接对应的是物联网等较大的应用。根据相关标准，每平方公里可支持100万个设备的连接。同时，它结合了IPv6的组合使用，不仅能有效解决网络地址量和资源连接数量巨大的问题，而且可有效解决多种网络设备同时连入网络的连接障碍。5G的大规模连接网络特性将为轻松实现万物无线互联、为智慧城市提供超大规模传感器的连接提供基础。

2.3 低延时

5G网络基础技术中将首次提出全新的光网技术，这是实现低时延的重要网络支撑。新型的双址网络技术可大大节省系统开销。同时，基于网络软件的自定义虚拟网络（SDN）和多种网络路由功能切片虚拟（NFV）实现多种网络功能切片，并结合flexE网络技术，可以使网络业务流以最短、最快的路由到达目的用户。5G的低延时特点为智慧城市需要实时响应的场景提供了条件。

3 物联网概述

物联网网络即“万物相连的互联网”，是指在互联网基础上一个延伸和不断扩展的信息网络，将各种新型信息传感器和设备与现代互联网技术结合联动而发展形成的一个巨大信息网络，实现在任何时间任何地点人、机、物的信息互联互通。物联网系统可以划分为信息感知层、网络层和应用层[2]。

3.1 感知层

感知层主要的功能是感知和识别周围的物体，并辅助采集需要的信息。采集的物体信息主要包括二维码标签和数据读取器、智能化系统等。感知层通过各类传感器设备或系统对信息（包括设备自身的运行状态等）进行大规模和分布式采集。

3.2 网络层

网络层顾名思义主要负责信息的传递和处理，实现网络信息的实时汇集和对组网的自动化控制。IPv6技术将网络地址的长度限制为128 bit，地址存储空间增大，解决了互联网中IPv4地址存储空间不足的技术难题，理论上已经满足当前物联网的自动化需求。与传统互联网中域名解析的服务类似，对象名解析的服务也可以很好地实现将一个网站或物体的地址定位在物联网某一具体地点的自动化功能。

3.3 应用层

应用层提供丰富的基于物联网的应用，是智能物联网技术未来发展的根本方向和目标。应用层智能分析和智能决策过程中的信息快速完成，同时高效率完成特定的服务任务，以更好地展现智能作用。

4 基于5G网络物联网技术在智慧城市中的应用

基于5G网络具有的高速率、低功耗大连接以及低延时的3大技术特点，物联网才能在智慧城市的应用中发挥优势，更好地为智慧城市提供支撑。物联网在建设智慧城市发展过程中的应用关系各各方面，从智慧城市综合治理的智能化、公共安全管理智能化、交通智能及其他基础应用的智能化等方面均可应用物联网技术。

4.1 城市综合治理智能化

基于5G网络的智能物联网系统技术，可实现对城市信息技术资源的全面整合和业务协同，通过智能化手段，全面提升城市管理体制和人们之间的相互沟通和信息链接，使城市服务更方便、更人性化，不断提高智能城市管理效率和效果。

基于5G综合治理网络的城市物联网综合治理技术，构建具备开放式、共享式的城市政府信息和电子物联网综合治理体系，可以同时完成多行业、多角度的政府信息数据采集协同、共享，为个人、企业及地方政府部门提供详细的适用于城市物联网运作及商业管理信息服务的开放式物联网城市公共信息综合服务体系。城市综合治理系统还包括城市物联网应急管理体系、城市地图导航及城市生态环境管控等。

4.2 公共安全智能化

基于5G无线网络的数字化物互联网公共监控管理技术，建构通过数字化物联网对城市公共设施的实时监控，完成了政府的城市设施数字化建设公共安全监督管理。

4.3 智能交通

信息资源的集成和智能的自动共享基于物联网技术的5G网络，具有高度分析和预测能力，实现便捷、安全、经济、高效的交通，为城市运行和经济发展的智慧城市提供支持。

基于5G网络技术，通过感知、互联化和智能化方式，形成一个完整的网络流量信息、智能交通设备、运输效率和服务水平高的现代交通发展新模式，充分利用信息和通信技术，通过运输设备和交通之间的网络感知、智能交互，实现全自动化、合理、高效的交通管理服务状态，最大限度地提高运输效率。

5 结 论

随着智慧城市新一代物联网信息一体化技术的应用和发展，未来基于5G网络技术能够更好地发挥新一代物联网信息技术的优势，充分支撑智慧城市的一体化建设，推动智慧城市各类信息技术应用的持续发展。