物联网形势下的5G通信技术运用分析

陈卫康

（广东宜通衡睿科技有限公司，广东 广州 510630）

0 引 言

物联网与5G通信技术之间存在着密切的联系。一方面，5G通信技术推动物联网的发展。未来是一个万物互联的时代，而通信技术是物联网发展中必不可少的关键技术。相比于4G通信网络，5G通信网络的带宽较大，通信能力较强且定位精准，能在实现全网覆盖的同时满足物联网各类基础应用的高速传输需求。另一方面，物联网的发展拓宽了5G通信技术的应用范围。新一代的移动通信技术不能单纯局限于通信和网络运营这一方面，而是要借助物联网来拓宽应用范围，如智能家居、智慧城市以及智能制造等[1-4]。

1 物联网与5G通信技术

1.1 物联网

物联网是在互联网的基础上发展而来的一种新兴网络。互联网是网络与网络之间虚拟的信息交换与传递，而物联网则是通过物品与互联网之间的连接，借助互联网实现物品与物品、物品与人之间的信息交换。通过物联网能够实现对物体的精准识别、监控以及定位，对于开启智能化时代具有十分积极和重要的意义。物联网涉及到人们日常生活的方方面面，在交通出行、健康医疗、工业制造、建筑以及农业等领域都有着重要的应用价值[5-9]。

1.2 5G通信技术

现阶段的5G通信技术及网络架构已经趋于成熟，进入到5G信号的全面覆盖阶段。相比于4G通信技术，5G通信技术具有宽覆盖、低延时以及高传输速度等的特征，其关键技术包括以下3种。一是高频传输技术，该项技术的应用能够极大提升移动宽带的速率。二是密集网络技术，该项技术能够扩大网络覆盖范围，为5G通信技术的多领域应用奠定了重要基础。三是软件定义网络技术和网络功能虚拟技术，该技术的应用能够推动网络功能自动化与虚拟化的实现，为物联网应用程序自动化操作的实现提供了可能。

2 5G通信技术在物联网中的应用优势

2.1 信号覆盖范围广

信号覆盖范围广是5G移动通信的一大主要优势，也是5G通信技术成为物联网发展关键技术的主要原因所在。在5G通信技术的支持下，可以为用户提供移动性和连续性的目标，拓展设备连接的数量，并且支持不同设备之间进行连接。除了能够利用智能手机等终端来进行控制之外，还包括各种佩戴式装备和家庭智能设备等，通过扩大信号的覆盖范围，为实现更为有效的远程控制提供了可能。

2.2 传输容量大

随着5G通信技术的不断发展，5G移动通信网络传输容量大的优势也日益凸显。5G通信网络采用多基站通信的方式，利用高频毫米波来进行数据与信息的传输，减少了信号传输中的拥堵问题，为区域内用户提供更为高速率的传输服务，提高了网络流量的密度。用户可以随时随地进行快速的网络接入，保证了网络传输的可靠性和稳定性。在5G通信技术的支持下，能够进一步优化物联网的性能体验，实现低延时设备控制，提高物联网端到端的传输性能[10]。

3 5G通信技术在物联网中的具体实践应用

物联网形势下，5G通信技术的运用主要是体现在智慧城市、智慧交通、智能家居以及一些人工智能生产制造等领域，如图1所示。随着物联网的快速发展，人与物体之间、物体与物体之间以及端到端之间都能够实现高效的信息传输，而如何利用5G通信技术来保证信息传递的稳定性和可靠性是需要重点解决的问题。

图1 5G在物联网中的应用

3.1 智慧交通

在智慧城市建设过程中离不开对物联网的应用，而智慧交通作为智慧城市的重要组成部分，通过构建智能化的交通系统，借助5G通信技术完善车联网能够很好地满足人们的日常出行需求，同时也为解决城市交通拥堵问题提供了新的思路。在城市智能公共交通领域，通过物联网与5G通信技术的融合，在各个类型的公共交通工具上安装相应的射频识别设备和监控设备，采集与感知公共交通工具的到站信息和乘客信息，同时利用5G通信技术来构建快速的信息传递通道，能够将获取的基本信息及时传递到网络应用层。这样乘客就可以通过下载客户端或者是登录有关的系统来进行相关信息的实时获取和查询。借助于平台与服务处理信息数据，完善智慧化公共交通服务功能，帮助乘客合理安排出行时间和出行计划，选择最为合适的公共交通工具。此外，城市车联网建设在5G通信技术的支持下能够不断丰富车辆的驾驶功能，让驾乘人员在驾驶途中可以通过实时信息获取道路信息和拥堵情况，这些都是建立在5G通信低延时和高传输速率的基础上。通过获取准确的道路信息，人们可以合理规划路线，及时选择变更路线，从而避开拥堵路段，给人们的出行带来极大便利[11,12]。

3.2 自动化生产

我国作为制造业大国，随着科学技术的不断发展，生产制造已经在逐渐朝着智能化和自动化的方向发展，应用到非常多的自动化生产设备，极大提高了生产效率。但是，从物联网发展的角度来看，这些自动化生产设备大部分还是进行人工的控制与操作，没有实现智能设备与互联网之间的有效衔接。而在5G通信技术的支持下，可以将智能化与自动化生产设备连接成物联网，设置中央控制室，提供可靠的无线网络，通过构建工业物联网真正实现从订单管理和智能调度到装配生产等各个环节的自动化和智能化管理。基于5G通信技术工业物联网的生产业务流程大体如图2所示，先由用户将定制化生产需求告知业务平台，业务平台接收指令通过数据同步分析来驱动生产线开始生产动作，最后借助于各生产线上的5G小站实时地对生产信息和生产过程进行信息同步，工作人员只需要通过远程的信息接收就可以完成相关的生产作业，从而进一步提升生产的智慧化水平，为经济效益的提升奠定了重要基础。

图2 基于5G的智能生产业务流程

3.3 智能家居

物联网通过将相关设备接入互联网来改变物理对象之间的连接和控制方式。物联网的兴起和应用给智能家居设计提供了重要基础，当前人们已经可以利用手机或者是平板等的智能终端通过与家用智能系统之间的连接来实现对洗衣机、智能照明灯乃至电饭煲的控制。而伴随着5G移动通信技术的发展，在智能家居领域，除了能够实现简单的开关控制之外，5G移动通信高速率和大容量的特点还能够实现对智能家居和各类智能家电的信息采集、感知识别以及语音识别，从而实现对智能家居的可视化监测与利用。可以通过安装智能摄像、智能探头以及温感设备等，接入智能安防系统与智能温控系统，通过自主识别与感知来进行安全监测和温度调节，从而极大提升家庭智慧化水平。

3.4 绿色建筑

随着5G通信技术在物联网中的运用，也给绿色建筑设计提供了新的思路。绿色建筑作为现代城市发展规划的重要组成部分，为进一步提高绿色建筑的节能与环保性能，促进城市的可持续发展，可以利用5G通信技术分析绿色建筑内部和外部的构建，从而建立智能建筑系统和采光控制系统等。通过采集和分析基础数据的，分析优化和调整绿色建筑设计方案，尽可能减少绿色建筑使用过程中产生的能耗，从而发挥5G通信技术在物联网应用层中的作用。

3.5 远程医疗

近年来，依托于物联网络，远程医疗技术得到了快速的发展，可以通过远程诊断及远程会议来完成对手术方案的制定。而5G通信技术的应用，无疑最大程度地提升了远程医疗的稳定性和可靠性。在使用远程医疗技术手段的过程中，基于5G通信技术能够更好提升移动网络信号质量，降低网络延迟，为快速的传递和获取高分辨率图片及影像资料提供了可能，减少远程医疗的误差，从而推动远程医疗事业的健康和向前发展。

4 结 论

物联网时代的到来使智慧化生活成为了可能，也推动了智能设备的广泛应用。5G通信技术作为支撑物联网发展的关键技术，要充分发挥其价值和作用，使其深入物联网的各个领域，为人们的生产生活提供保障。