5G在物联网中的作用和对新技术的需求

◆郭建民

5G在物联网中的作用和对新技术的需求

◆郭建民

（中国联合网络通信有限公司邵阳市分公司 湖南 422002）

物联网是实现物与物、人与物的智能互联，所以需要不断融入先进信息技术，使物联网的功能能够与时俱进，进一步推动我国经济的快速发展。5G网络已经成为我国信息技术的发展趋势，需要物联网技术中加入5G网络，从而使技术水平不断提高，达到与时俱进的要求。笔者针对5G网络在物联网中的作用和对新技术的需求进行了研究，从而为物联网的发展提供有效的助力。

物联网；5G网络；智慧城市；信息技术

5G网络已经成为未来发展趋势，各个国家为了自身发展已经提前投入5G网络运营，如韩国、美国等国家已经正式开启5G网络服务。而我国已经开始发放5G商用牌照，说明我国已经正式步入5G网络时代。物联网是实现物与物、人与物之间的智能互联，需要不断引入先进的信息技术才能保证智能互联与时俱进，推动企业与经济的快速发展。

1 物联网原理与应用

（1）物联网概述

物联网指的是通过局域网络或者是互联网的作用，把人员、物品、机器、传感器、控制器进行串联，从而使人与物、物与物能够互相关联，使人与物的数据信息有效传输，再通过远程管理完成管理目标[1]。通过深度研究物联网可知，此网的终极目标是对人与物的感知，属于万物互联系统，涉及的领域众多，包含通信、数据挖掘、网络等多个领域。所谓万物互联系统，是使地球上所有存在的人与物、物与物进行互相连接，主要表现在：

（2）人与人之间的互联

人与之间的互联是通过网络进行互联，利用的工具有手机、智能电话、平板电脑、社会网等，其中的社会网指的是微信、博客、QQ等。通过物联网的不断发展，更多的互联途径诞生在人类的视线中，比如医疗领域，人们只需要吞下较小的设备对身体内部进行检测，再把检测结果通过保密性较强的互联网上传给医生，为医生的治疗方案提供准确性数据。医生还可以通过穿戴传感器，向患者所在的医疗机构提供患者详细治疗信息，从而使患者的治疗过程始终存在准确性数据，进一步促进患者的病情康复。

（3）数据传递

物理网实现人与物、物与物之间的互联，是通过数据的准确性传统而实现的。相应的设备获取到数据流后，再通过处理中心的分析，把分析结果反馈回机器、手机、计算机等显示器，从而让人根据分析结果做出相应的准确性决策。

（4）物件通过安装的传感器实现感知能力

所有物件中安装传感器后，能够被有效地感知，传感器不只是能够安装在实体上，还可以延伸至虚拟物品。人类生活中的所使用的物品，如家电、车辆、生活日用品等物件，通过物联网的感知能力，准确性分析出物件的状态、性能等实际性参数数据，通过掌握这些数据，能够辅助人类和机器对物件的识别与决策。物联网能够实现感知能力依靠的是M2M通信，M2M的含义是利用网络资源与远程设施进行联系，从而实现监视与控制目的，控制的内容包括机器本身或者是周围的环境。所以，M2M属于智能机器内协作系统，并不是对收集点产生简单的数据[2]。

（5）处理工作

物联网实现有效监控与控制和数据的处理工作密不可分，可以说数据处理是物联网技术的关键环节。通过准确性的数据处理，能够及时为人类提供准确性数据，使人类快速做出决策，大幅度缩减决策时间。人们能够根据数据处理结果有效处置物件与环境，使两者能够更好地为人类服务。分析数据处理可知，处理过程不只需要具备智能化，还需要能够通过网络信息需要的时间与地点，采用合理化的方式传至人或者是机器。

（6）物联网的结构组成

根据通信网络体系具备的结构分层原理可知，物联网是由三层构成：感知层、网络层、应用层。感知层指的是能够进入互联网的器件，且具备感知、检测物体作用，再把获取的数据进行汇聚，利用通信网络交换信息，从而准确性提供数据内容。网络层指的是把存在于感知层的传感器利用通信链路的作用形成网络拓扑，从而实现互联作用。传感器传输的数据信息一般是通过蓝牙、ZigBee等工具。数据信息再接入网关进入互联网后，从而实现数据反馈。

（7）物联网在智慧城市中的运用

建立物联网技术的目标是创建智慧城市，其他国家已经提出了智慧地球的理念，而智慧城市属于智慧地球的一部分，需要有效创建智慧城市。各个国家的发展目标是推动经济的快速发展、生态环境的可持续再利用，从而使国家居民能够更优越的生活，从而创建出文明昌盛的国度。基于此，各个国家都把城市发展目标转变成智慧城市的建设。我国针对智慧城市做出了决策，鼓励开展创新应用模式，成为智慧城市创建的重要助力。在创建智慧城市中，需要充分发挥物联网的作用，如供水系统的创建，能够有效监测水质量、水贮备、水量动态分配、检测漏水位置与实际情况等，通过智慧处理措施，使水资源有效节约、准确定位故障位置，有效保障居民生活。

2 5G通信网络在物联网中的作用与技术支持

2.1 作用

通过上述内容可知，物联网是由有线与无线网络共同组成，可以实现无缝隙连接、任何地点有效连接，且具备移动功能，从而有效监测与控制物件与环境。实现移动功能的重要工具是无线网络，如2G、3G、4G等，但是分析这些移动网络可知存在着较多的不足，无法充分发挥出物联网的作用。5G网络的到来，可以说是为物联网“量身定制”的。5G网络能够增强移动宽带、海量机器通信适应5G、信息数据可靠且低时延通信等优势，从而为物联网提供了发展平台。

2.2 5G给予的技术支持

（1）新无线技术支持

物联网能够实现人与物、物与物之间的互联，必须要具备大容量、低时延、超高速率的网络，而5G网络具备上述三种要求，能够充分发挥物联网的作用。在大容量方面，5G的带宽、频谱、频谱效率已经采用了三维模式，使容量立方体有效建立。由于带宽的加大，促进了容量的加大，从而满足大容量的要求。在超高速率方面，依据数字通信原理可知，采用调制方式所产生的信号会占用射频带宽，如果基带产生的速率越高，会占用更宽的射频带宽。所以，得到超高速率的方式是提供充足的带宽资源，且运用多进制调制方式，而5G网络具备这些需求。在低时延方面，较多的领域需要运用超可靠、低时延的网络技术，如医疗手术机器人、自动驾驶汽车、工业自动化等领域。为了达到可靠性，要运用先进的编码调制技术。而实现低时延要求，需要依靠传输路径与通信设备，为了使时延进行缩短，通信距离进行了缩短，将蜂窝区划分成多个小区，从而留出足够时间让设备进行处理[3]。另外，5G网络还具备低能耗的优势，以往网络模式的耗电量占全球电能的5％，如果不采取措施缩减碳的排放量，随着时间的增长会使碳排量不断加大。针对这一因素，在设计5G时已经加入了低能耗设计，在开发过程中动用无线充电技术。

（2）网络技术

为了达到适应多种应用场景，5G网络在宏蜂窝小区加入了众多小区，把原有的单层模式转变成多层模式，导致形成的网络拓扑具有复杂的特点，使组成5G的软件与硬件面临较多的挑战[4]。

3 结束语

综上所述，5G网络已经成为全球及我国的未来发展趁势，由于此网络处于刚刚起步阶段，还未达到成熟的要求，需要技术人员不断加大研究完善存在的缺陷，从而使5G网络更好为物联网技术服务，向智能城市方向快速发展。

[1]张福财.云计算与物联网在智慧城市构建中的运用分析[J].信息通信.2017（05）：15-16.

[2]许春秀，赵淑芳，孙庆波，等.物联网在智慧化城市发展中的实际应用研究[J].信息与电脑（理论版），2017（11）：25-26.

[3]刘艳.浅谈5G和物联网的发展趋势[J].数字通信世界，2019（01）：12-13.

[4]高世强.5G网络与物联网发展趋势分析[J].中国辛通信，2017（19）：21-22.