5G无线技术在工业设备中的应用研究

徐千淞，颜晖，田诗韵，蒲艳兰

（1.重庆信息通信研究院，重庆 401336；2.重庆中科云从科技有限公司，重庆 401336）

0 引言

随着我国科技的不断发展，科学产品在我们的生活与工业中有着其一席之地。5G无线通信技术在4G无线通信的基础上，对其进行了更高的技术改进与完善，从而达到网络速度更快、带宽更大等目的。除此之外，WiFi作为当今社会最常用的无线网络传输技术，其经过了长时间的更新换代，现如今5G无线WiFi有着有效避免网络信号堵塞并将数据快速的传送、实现网络供电节省独立电源和有着良好的信号抗干扰能力强等优势。

1 5G无线通信技术

1.1 定义

5G通信技术指的是在世界范围中，无线通信技术发展到了第五带阶段。5G无线通信技术通过一次次的升级与改造，使得各项艺术技能得到重大的优化。其在4G原有处置上朝着网络多元化、宽带化、智能化等发现发展，并且其最主要运用的通讯技术为无线纳米技术、隐私性和保密通信技术等。现如今，大家对于个人隐私的重视度非常的高，而5G技术无线通信保密技术对于隐私性和网络安全性有着高度的重视。5G通信技术除了能够实现大幅提升通信速度和降低大量网络资源的消耗，而且还能够有效解决用户在传输信息中对于个人隐私的保护问题[1]。

1.2 5G无线通信技术的特点

（1）传输速率快。5G通信技术作为目前较为先进的移动通信电子技术，其在出口传输方面较其他通信电子技术有着更快的速度，能够实现秒传125MB。根据相关研究，5G通信技术基本实现了将移动通信电子技术产品的出口和传输速度幅度同步提升。

（2）兼容性好。5G无线技术与之前的玩过通信无线技术相比而言，5G无线技术具有更好的兼容性。5G网络通信无线技术应用平台除了支持将多种新型网络无线通信应用技术融合并使用，而且害能够使得此类应用无障碍的实现无线接入网、WiFi等无线通信技术，极大地拓展了无线服务网络，并且提升其网络兼容性。此外，现如今移动支付在我们的生活之中随处可见，5G币技术能够极大的提高网络支付的安全，实现网络支付更加安全。

（3）系统性得到提升。移动无线通信的系统性能一直以来都受到大众的大度重视。随着社会与科技的不断发展，人们对于无线通信技术的要求也在不断地提高，在社会不断地发展的过程中，5G无线通信技术的相关人员也在跟着社会发展的脚步，不断地对5G通信网络技术进行完善，从而更好地满足社会对其的需求。5G无线通信技术有着非常多的先进技术作为支撑，而信息传输性能和稳定性能也是其技术支撑之一，甚至也是其核心技术，是5G无线通信技术能够得到更好发展的关键，但与此同时，信息传输性能与稳定性也是5G无线通信技术难以攻克的难题之一。为了满足消费者的生活与工作需求，相关工作人员对其一直进行优化与改性，使得5G无线通信技术功能能够多元化，使得其整体都能够得到提高，更好地满足生活与生产的需求[2]。

（4）信息利用率高。目前为止，虽然4G无线通信技术发展几近成熟，但5G无线通信技术的发展是基于4G无线通信，因此，4G无线通信技术与5G无线通信技术在一些功能运用方面会有相似，但是5G无线通信有着4G通信而不具有的特殊功能，仍然会有较大差距并且5G无线通信技术有着更大的优势。研究表明，4G无线通信技术其相关信息使用率并不高，非常多的资源被闲置而浪费。但是5G无线通信技术其信息使用率相较于4G无线通信技术而言，有着非常大的进步，其能够将闲置的信息资源充分的利用。除此之外，5G无线通信技术能够将出现高频率的无线电波的穿透能力提高，从而大大增加无线通信技术的信息传输速度，使得无线信号传输质量与速度得到了一定的保证。此外，5G无线通信技术其成本相较于其他无线通信技术更低。移动无线通信技术其从一开始到现如今，不断的更新换代，并且每一代都能够比上一代更加健全与完整。但是对于4G无线通信技术而言，其技术相较于上一代更加的完善，但其成本却相较于前几代的移动无线通信技术并没有特别大的差别。然而，5G无线通信技术其不仅是在技术方面更健全和完善，而且在运营成本方面，也比前几代更低[3]。

（5）拓展联网设施。移动通信技术是否能够同时的接入设备与移动通信技术是否能够得到快速且高质量的发展有着非常大的联系。目前为止4G无线通信技术在同一时间能够接入的设备数量最高为500，与此同时，随着我国社会的不断发展，人口的不断增多与人们的消费需求不断地提高，传输过程中需要的能量要求也在不断地增加，而4G无线通信技术在同时间接入500设备并不能够满足现如今的需求。而5G无线通信技术相较于4G无线通信技术能够同一时间接入更多的设备数量，拓展更多的联网设备，更好地满足人们的需求。

2 5G无线通信技术的关键技术

2.1 多输入多输出（MIMO）技术

多输入多输出技术主要是为系统提供空间复用增益和空间分集增益。频谱利用率越高，无线信道的性能便越能够得到提升，从而提高无线系统的容量和可覆盖的范围。由于多输出多输入技术的信道容量能够随时随地手法天线数中的最小值，因此多输出多输入技术还被称为多天线技术。多输入多输出技术在5G无线通信技术中增加更多的天线数，从而使得通信能够更加的自由化以及能够接收到更多形式的信息。

2.2 D2D通信技术

传统无线通信技术通常是将基站为网络中心，并围绕着基站对网络系统进行组织，最终在某一个范围内处于网络的辐射范围之中，但是围绕着基站进行组织，其灵活性在一定程度上受到了限制。而5G无线通信技术将D2D作为蜂窝系统的近距离数据直接传输技术，顺利解决了传统的无线通信技术缺乏灵活性这一局限性。5G无线通信技术中的D2D能够使得通信数据不需要通过一个信号站对数据进行二次转发，而是在终端设备中直接进行传输，能够减轻基站运载负担并且能够降低数据传输延时，其可覆盖面积范围也能够得到扩大[4]。

2.3 绿色通信技术

绿色通信技术在信息能够在信息传递的过程中降低所消耗的能源并且其效率也能够得到提高。到目前为止，4G无线通信技术其在信息传输的过程中其能耗仍然是较大的，占中国总产业能源消耗的3%，而要实现绿色通信技术对于4G无线通信技术而言将会是一个大的挑战。随着我国的不断发展，人口不断增多，对于能源的消耗也将会增减增加，降低能源的消耗有其必要性。5G无线通信技术中的绿色通信技术不仅仅能够使得数据的传输速度得到提高，还能够降低在传输过程中所需要使用的能源，使得5G无线通信技术能够可持续健康发展。

3 5G无线通信技术在物联网工业中的应用

3.1 实时监测与控制

实时监测与监控对于工业的发展有着非常的影响，而5G无线通信技术实现的实时监测与监控对工业的发展有着巨大的贡献，实时监测与控制其不仅能够使得相关1管理者能够实时了解工业的内部状况并且能够在出现问题时及时发现并将其解决，而且还能够为工厂节省大量的人力物力，提高工作人员的工作效率。

3.2 实现全面互联、互通平台

5G无线通信技术不仅能够提高信息传输的速度而且还能够降低在传输过程中对于所需能源的需求，5G无线通信技术能够为工业的生产提供更高质量的网络通信保障。传统无线通信技术在工业生产运用中，其常常会出现网络故障、网络慢、信号遭受到干扰等现象，在一定程度上对工厂的生产效率造成阻碍。5G无线通信技术的使用能够使得企业拥有一个平台，其平台能够让企业对设计与生产等进行优化，使得企业在对技术创新方面没有对通信方面的忧虑。

3.3 保证工业系统稳定性

工业系统的稳定性受到无线通信技术网络的影响，传统通信网络在信息传输的过程中，常常会因为其网络状态差而导致工业系统瘫痪等现象，当工业系统出现瘫痪并且没有对其进行预防措施时，则会导致数据丢失，从而生产的流程也会导致中断等，最终对该工厂造成经济损失。5G无线通信网其能够让传输速度更加快速，网络状态较传统无线通信网更好，能够最大程度的满足工厂对于通信网络的需求，除此之外，5G无线网络还能够降低受到通信稳定性以及网络延时因素的影响。

3.4 远程操控精准度

远程操控技术在自动化控制行业的发挥着重大的作用，在一定程度上能够降低时间与空间对其的影响，节省人力物力。在工厂中，为了使得机床设备在传输数据的过程中能够有一个稳定的状态，通常情况下会将机床与终端连接，从而达到一个稳定。由于工厂中机床数量较多，如果使用传统的通信光缆将机床设备与终端连接，则可能会导致工程内部的结构复杂并且占用大量工厂用地。除此之外，传统通信光缆有延时性，降低工业生产的精准度。而5G无线通信网络能够确保工厂对于生产的实时监控，保证了工业系统的稳定性，除此之外，5G无线通信技术还能够对高清的3D视频进行传输，大大提高了远程操控的操作精度[5]。

4 结语

综上所述，随着我国科技的不断发展，5G无线通信技术也将越来越成熟。5G无线通信技术作为一个高速度、低延时、低耗能的技术，在我国工业运用的过程中，增加对于5G无线通信技术相关技术与应用，对我国工业发展起着极大的促进作用。