基于5G的物联网通信技术和全新挑战

刘青

中通服咨询设计研究院有限公司， 江苏南京  210019

摘  要：物联网是基于互联网、传统电信网等的重要信息载体，是新一代信息技术的重要组成部分。随着5G技术的研发和应用，5G网络凸显出速度更快、技术更成熟的特点。并且能够对物联网进行优化，提高了物联网的应用安全、应用效率和应用质量。当前，物联网通信技術在5G技术的支持下飞速发展，这也使得其需要面临诸多挑战。为加强5G技术在物联网通信技术中的应用，发挥出其巨大的市场潜力和价值，就要对其面临的挑战进行分析和研究。

关键词：5G网络;物联网通信技术;全新挑战;安全;能耗

引  言：5G技术的发展推动了信息科技的发展，为先进技术在物联网通信技术中的应用提供了重要保障。同时，5G技术具有数据传输速率快、资源消耗低等优点，极大推动了物联网通信技术的发展。随着人们对数据传输速度、数量 、多样化的需求不断提高，以及商业应用需求和要求不断提高，给5G技术和物联网通信技术带来诸多挑战。因此，我们要对挑战进行分析，加强5G网络在物联网通信技术中的应用，发挥5G技术的价值。

1.物联网通信技术概述

物联网（The Internet of Things，简称IOT）是通过互联网将需要实时采集的过程或物体进行结合，实现实时的人、机、物互通互联。其主要特征有整体感知、可靠传输、智能处理[1]。目前，物联网的应用涉及到工业、环境、交通、物流等领域，能够对有限的资源进行合理分配，提高了各行业的工作效率和效益。基于5G的物联网通信技术进一步拓宽了网络的覆盖范围，提高了数据传输的速率，有效解决了网络系统的设备连接数量不足的问题。但在实际运行中，仍存在信息传输安全性低、基础投资成本高、基础能耗较大、高频段资源有限等问题，导致5G在物联网通信技术中的应用面临诸多挑战。

2.5G技术的概念及关键技术

2.15G技术概念

5G技术是对4G技术的延伸和升级，相对于4G技术来说，5G技术更加多元化、智能化，具有巨大的市场潜力和应用价值。随着人们对移动数据的需求不断提升，移动数据流量的增长给网络带来严峻挑战。5G技术的研发与应用能够有效提高数据的传输速率、减少延迟、降低成本、节约能源、提高系统容量、加强大规模设备的连接。目前，5G技术的研发与应用已经产生了全世界范围的影响，可以说，5G技术是一次重大的技术革命。

2.2关键技术

5G网络不断向多元化、智能化发展，移动数据流量的爆炸式增长，需要5G网络进一步加强关键技术的应用。第一，超密集异构网络[2]。目前，超密集异构网络已经成为5G网络的关键技术之一，是5G网络有效支持1000倍流量增长的重要保障。第二，自组织网络。传统移动通信的网络部署和运营维护需要大量的人力、物力、财力。为优化5G网络，实现网络部署的自动化以及网络维护的自愈合、自优化，就需要配置低成本、即插即用的自配置（即自组织网络）。第三，内容分发网络。随着数据流量的增长，用户视频、音频等业务急剧增长。而内容分发网络能够在传统网络的基础上增添新的层次，实现用户就近获取所需信息，不仅提高了响应速度，而且还有效缓解了网络堵塞的情况。第四，D2D通信。5G网络要朝着通信模式丰富、终端用户体验更优的方向发展。为进一步提升5G网络系统的性能，减少基站压力，就需要加强D2D通信技术的应用，以此实现5G网络在授权和非授权频段的部署。第五，M2M通信[3]。M2M通信技术具有智能化、交互式等特征。在5G网络中，加强应用M2M通信技术可以实现物联网的多元化应用，促使物联网在扩大应用范围的同时实现商业化应用。同时，M2M通信技术的应用还能够使物联网更加智能，实现了人、机器、系统之间的通信，赋予了机器或系统更多的“智慧”。第六，信息中心网络。从整体上看，网络的发展愈加快速，并呈现出信息多元化的特征。而信息中心网络（ICN）是对传统TCP/IP网络的优化。与传统IP网络相比，ICN网络能够极大满足人们对实时高清视频、信息多元化等需要，提升了信息传输的效率与安全。

3.5G在物联网通信技术中的应用优势分析

5G技术的应用开辟出许多新的应用模式，不仅提升了系统的协同化、智能化水平，而且还实现了网络灵活自动调整。因此，5G技术在物联网通信技术中的应用极具优势。

3.1提升物联网通信技术的信息全面性

5G技术的应用提高了信息传输速率，能够在单位时间内承载快速增加的数据传输量。因此，5G技术在物联网通信技术中的应用能够发挥出超密集异构网络等技术的作用，实现即时通信，提升了物联网通信技术的信息全面性[4]。同时，通过对5G技术的应用现状分析，5G技术快速的信息传输速率可以有效提升物联网通信应用中的作业效率与质量。

3.2提高物联网通信技术的运行稳定性

从5G技术的特点来看，5G技术在实际运行中具有较高的稳定性。同时，由于5G技术应用了同频双工运行模式[5]，所以5G技术能够有效提升数据处理的效率和质量。因此，5G技术在物联网通信技术中的应用，不仅可以提高物联网通信技术的运行稳定性，而且还可以提高企业相关业务处理的及时性、准确性，为企业经济效益的提升奠定良好技术的基础。

4.5G在物联网通信技术中的应用

5G技术的研发与应用为物联网通信技术的发展奠定了重要的技术基础。在物联网通信技术中应用5G技术，可以提高峰值速率，提升各环节的沟通效率，降低延迟时长，甚至可以达到“万物互联”的效果。从应用效果来看，5G技术在公共安全和无人驾驶等方面的应用极具现实意义。

4.1在公共安全方面的应用

物联网通信技术的快速发展使得此技术在社会发展中扮演重要的角色，尤其是在公共安全方面，由于物联网本身就具有安防系统所需的要素，所以物联网通信技术在公共安全方面发挥重要的作用。随着5G技术在物联网通信技术中的应用不断深入，安防系统得以进一步完善，实现了实时感知、及时控制、精准定位等。由此可见，在公共安全方面，物联网通信技术能够充分发挥出其自身优势。同时，物联网通信技术能够实现安防预警[6]，能够扩大公共安全的检测覆盖范围和检测指标范围。与人工监控相比，物联网安防系统可以对监控区域内所有物品进行全面的信息检测，一旦发现异常，就会启动报警功能，从而实现了安防的最佳效果。综合来看，基于5G的物联网通信技术在公共安全方面的应用有效发挥出保障公共安全、降低不安全事件对人身财产安全造成损害的作用。

4.2在无人驾驶方面的应用

由于5G技术“端到端”的延时极低，能够满足无人驾驶对路况实时掌握、快速反应和规划的相关要求。同时，由于5G技术在物联网通信技术中的应用能够实现在1平方千米内承载100万个网络连接数量，并且能够为驾驶员提供实时路况信息和路况预测服务。所以在5G技术的支持下，物联网通信技术可以在无人驾驶方面得到良好的应用。

5.基于5G的物联网通信技术的挑战

5.1信息安全的问题

一直以来，信息安全问题是信息技术、通信技术、网络技术等技术各阶段研究的重点问题。由于5G网络的信息数据传输速率高，所以相关技术人员要保证数据信息在高传输速率下不会出现信息缺失、损坏等现象[7]。同时，由于基于5G的物联网通信技术所涉及的用户范围更广，用户数据传输数量更多，所以相关技术人员要注重信息安全问题，利用现有的技术手段提高相关设备使用安全，以此为用户的信息安全提供保障。

5.2投资成本的问题

通常情况下，设计和组成的复杂程度与投资成本成正比关系。通过对5G技术的设计分析，我们发现此技术的设计极为复杂，极大提高了企业的投资成本。在一定程度上，较高的投资成本会成为技术应用和发展的阻碍。同时，基于5G的物联网通信技术的应用需要企业构建属于企业自身的通信网络，并在此过程中对5G网络技术的联合应用方式、共享式应用方式等特性进行详细分析和研究。而这些环节都会增加企业的基础投资成本，对5G技术在物联网通信技术中的应用产生不利影响。因此，我们可以采用企业联合投资设备的方式降低企业应用设备的成本压力，以此规避企业相关投资风险。

5.3基础能耗的问题

5G技术的数据传输速率快，但高速的数据传输会增加能耗。而能耗问题更是基于5G技术的物联网通信技术所面临的重要问题。为解决此问题，就需要相关技术人员从电池蓄电能力、技术供电系统能耗、系统无工功能耗这三个方面对能耗进行有效分析和研究[8]。并利用相关研究成果对系统、设备、供电线路等结构和设计进行合理安排，促使5G技术能够推动物联网进一步发展。

5.4高频段资源问题

由于5G技术可以在单位时间内承载大量的数据流量，并增添了新的层次，所以物联网通信技术的高频段资源问题越来越凸出[9]。为解决高频段资源的应用问题，以此加强基于5G的物联网通信技术的应用，就要对高频段资源的开发、规划、应用等问题进行思考和探究。同时，相关技术人员要从当前技术发展现状进行分析，对现有的高频段资源配置进行分析。然后在政府的主导作用下，加强企业之间的联合，提高高频段资源利用效率，从而推动基于5G的物联网通信技术发展。

结  语：基于5G的物联网通信技术具有数据传输效率高、“端到端”延时低等特点，在公共安全、无人驾驶等方面发挥着重要作用。但从实际应用情况看，基于5G的物联网通信技术仍面临着诸多挑战。这就需要相关工作人员在实际工作中，提高对信息安全保护的重视，优化基础设备结构，加强企业之间的联合，降低基础投资成本，提高高频段资源利用效率，以此提高基于5G的物联网通信技术的应用效率和应用质量，促使此技术发挥出巨大的现实应用价值。

参考文献

[1]张茜， 李倩慧， 朱庆宇. 展望5G通信时代——基于5G通信的物联网时代的发展[J]. 数码世界， 2019（1）.

[2]左培良， 王建平， 唐天德. 5G通信技术背景下物联网应用发展窥探[J]. 无线互联科技， 2019， 016（004）：11-12.

[3]李大洲. 用于物联网的新型异构计算平台和5G通信[J]. 通信技术， 2019， 052（002）：404-408.

[4]孙岳忠， 陈超， 单彬. 浅析5G网络的物联网通信技术及挑战[J]. 信息系统工程， 2019， 000（007）：37.

[5]张杰. 基于5G移动通信技术的物联网发展趋势探讨[J]. 信息与电脑， 2019， 000（010）：200-201.

[6]柴思灼. 5G通信技术在物联网发展中的探讨[J]. 内蒙古科技与经济， 2019， 000（014）：72-73.

[7]余世平. 基于5G移動通信技术的物联网应用分析[J]. 电子世界， 2019， 561（03）：176+178.

[8]马少杰. 基于5G网络的物联网通信技术及挑战[J]. 现代信息科技， 2018， 2（0（9））：P.195-196.

[9]刘智君. 5G网络的物联网通信技术及挑战[J]. 数码设计：下， 2018， 000（012）：162-163.