5G通信技术推动物联网产业链发展

唐嘉麒

(广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630)

1 5G技术的含义与特点

1.1 技术概念

5G技术属于移动电话系统技术，该项技术并非独立存在，也不属于全新的无线接入技术，而是在现有移动通信技术及无线技术上发展的。5G技术是真正的融合网络，基于融合与统一标准，可以实现人与人、物与物的高效联通[1]。如图1所示。

1.2 技术特点

5G技术特点主要有：一是具备连续广域覆盖特点，属于基础的移动通信覆盖方式。为了确保用户移动性与业务连续性，为用户提供高速业务体验，全面提升用户体验率。5G技术具备热点高容量特点，全方位面向局部，热点区域能够为用户提供数据传输效率，满足网络发展需求。二是宽连接。5G面向智能农业、智慧城市、环境监测及森林防火等场景，可以实现海量连接。场景终端分布广泛，数据量大，对于网络连接的支持要求非常高，5G可以满足要求。三是高可靠性与低时延性。场景面向工业控制与车联网应用需求，对于时延性及可靠性要求非常高，能够为用户提供可靠的端-端连接业务。相比于4G技术，5G通信技术的网络延迟比较短。

2 5G技术在物联网产业链中的特征分析

（1）5G技术广域覆盖。应用5G技术可以快速升级网络功能，且关键技术研究的成果较多，比如网络架构、新型多址、全频谱接入等，能够满足物联网产业发展需求。在5G技术研究中，广域覆盖能够为用户提供移动性、连续性网络功能支持，提供高速、优质的通信环境。同时，广域覆盖也可以提升物联网产业连接效果，加强物联网服务体验。

（2）5G技术热点高容量。在应用5G技术时，能够在局部热点区域提供高数据传输速率，按照实际情况，满足流量密度需求。研究5G技术时，注重研究用户体验速率，以此满足热点容量需求。在物联网产业发展中，可以在物物信息交换中，提供较高的数据传输速率。当物联网产业信息流量密度较大时，能够减少信息延迟问题。

（3）5G技术低功耗连接。在物联网产业链中，涉及大量信息内容，因此会表现出信息连接特点。在海量数据影响下，会增加通信功耗。5G技术应用到物联网产业链中，能够满足终端连接需求。5G技术的海量连接能够满足高密度连接指标，降低物联网产业链在终端中的功耗与成本。

（4）5G技术低延时传输。针对物联网产业，低延时数据传输可以确保信息数据真实性、即时性、准确性，提升物物信息交换可靠性，满足物联网发展的信息高效传输要求。在物联网产业中，用户对信息可靠性、时延性要求高，所以要以高效通信技术支持。在物联网产业中应用5G技术，能够以毫秒级速率，将信息传输给用户，降低端-端时延。

3 5G通信技术推动物联网产业发展的展望

3.1 5G技术是物联网产业发展的核心技术

无线移动通信技术革新，可以提升传输效率，加大网络频谱，确保通信方式的灵活性。无线移动通信采用蜂窝网方式，在4G技术出现后，开始全面接触到无线宽带时代。4G技术联合3G技术与WLAN技术，可以确保视频图像传输质量，上传与下载速度非常快，可以满足用户对于无线服务的需求。在移动通信领域，5G网络传输速度高于4G网络，可以解决海量无线通信需求，实现万物互联促进手机的革新发展。

5G网络功能升级能够实现万物互联，该项技术通过超密集组网、大规模天线阵列、全频谱接入、新型多址、心弦网络架构等关键技术，可以全面满足不同场景的应用需求。5G关键性能指标涉及到连接数密度、用户体验率、流量密度、端-端时延、用户峰值速率及移动性。5G基本性能指标为时延性、连接数密度与用户体验速率。

基于移动互联网应用场景、面临挑战、业务需求等角度分析，能够总结出了连续广域覆盖、低功耗宽连接、热点高容量、低时延高可靠等技术场景。对于热点高容量与连续广域覆盖等场景来说，可以满足移动互联网的业务需求，属于传统4G技术场景。低时延、高可靠与低功耗宽连接场景主要面向物联网业务，属于5G新场景，可以处理传统移动通信，无法支持物联网与垂直行业的应用问题。

5G连续广域覆盖已经成为移动通信的基础覆盖方式，将用户移动性与业务连续性作为发展目标，可以为用户提供高速业务体验。场景挑战在于为用户提供高速率体验。对于热点高容量来说，场景主要面向局部热点区域，能够确保用户享受到较高的数据传输速率，全面满足网络流量密度需求。热点高容量场景所面临的挑战主要包括流量密度、需求峰值速率及用户体验速率。对于低功耗宽连接来说，该场景面向环境监测、智慧城市、森林防火、智能农业等场景，特点表现在海量连接、功耗低、数据包小等方面。终端连接范围广，既能够确保网络具备留置连接能力，满足数百万个连接数密度要求，同时可以确保终端成本与功耗低下。对于低时延、高可靠来说，该场景将面向工业控制与车联网等应用需求，对于可靠性与实验性要求较高，能够为用户提供优质业务服务。

3.2 物联网前景广阔，5G商业化趋势明显

在移动通信发展中，移动互联网与物联网属于重要驱动力，可以为5G技术发展提供动力。面向未来发展，工业控制系、智能家居、车联网、移动医疗的物联网应用需求急速上升，网络连接设备数量也不断增加，实现真正的万物互联。如图1所示。打造出全新的产业模式，为移动通信发展带来生机。此外，设备连接数量增加，互联网业务区域多样化，导致移动通信面临较多挑战。

图1 5G技术的应用

在未来发展中，移动数据流量将会急速增长，据预计统计，数据流量增长将超过2万倍。中国移动数据流量增长高于全球水平，发达城市与热点地区的流量增长速度非常快，北京热点区域增长率高达1 000倍。预计在未来几年内，全球移动通信网络连接设备数量将高达千亿级，物联网设备连接数增长速度加快。在各类移动终端中，智能手机对于流量的贡献率最大，尽管物联网终端数量规模大，然而流量占比较低。

3.3 5G标准的加速发展

5G标准加速发展，开始逐渐进入到商业化模式。当前，涉及到3GPP、IEEE、ITU国际组织，开始全面促进5G标准落实。

ITU在2015年启动5G国际标准制定准备环节，深入分析和研究5G技术性能需求与评估方法，确定候选技术性能需求与评估指标，以此形成提交模板。在2017年，ITU-R下发征集技术方案的通知，全面启动5G候选技术的征集。在2018年，开始启动5G技术评估与标准化，期望在2020年底形成商业化应用。IEEE802属于IEEE3G/4G制定机构，联合自身优势，研发制定下一代无线局域网标准，将其优化整合的5G技术体系内。

3GPP在2015年启动5G议题讨论，确定5G工作时间表。3GPP关于5G技术的研究包括R14、R15、R16三个版本。对于R14来说，主要研究5G系统框架与关键技术。R15是5G标准的首个版本，能够基本满足5G需求。比如5G加强移动宽带标准。R16基本完成所有标准化工作，在2020年提交候选方案。

5G标准引发全球各个国家的争论，美国最早完成5G频谱分配，并和日本、欧盟、韩国启动5G商用机会，在制定5G标准中占据话语权，从而在新移动通信技术中占领先机。韩国于2018年开始5G预商实验，将其应用到平昌冬奥会中，在2020年底实现5G商用。欧盟在2018年开展5G技术试验。全球多数国家开始验证5G技术，筛选关键技术与频段。美国运营商成立5G技术论坛，启动5G外场实验。美国联邦通信委员会，针对将24 GHz以上频谱制定新法令，将频谱应用于5G无线技术中。美国于2016年为5G网络分配频率资源，法令开放11GHz，将其应用到移动与固定无线宽带服务的高频谱中，不仅涉及到授权频谱，也涉及到未授权频谱。美国联邦通信委员会深入寻求关于95 GHz以上频段的5G试用意见。

我国关于5G技术的试验分化为两步骤，建立5G产业主导权。我国5G试验划分为2015年到2018年阶段，2018年到2020年阶段。对于第一阶段来说，主要为技术研发实验，中国信息通信研究院、运营商、科研机构及设备企业共同参与。第二阶段主要为产品研发试验，由运营商企业牵头，科研机构和设备企业参与。我国在5G技术研发中具备话语权，将成为该项技术的引领者。按照预期计划，我国在2020年实现5G网络的商业化应用。基于工信部统一领导，进行5G技术研发实验。中兴和华为属于5G技术推进的核心企业，华为参与欧盟主导的5G项目，在促进5G产业化发展中，华为和运营商进行对话，同时和中国移动、欧洲沃达丰、西班牙电信公司开展联合创新，全面做好技术论证与验证。中兴通讯企业组织开展子工作组研究，主要负责5G无线关键技术及下一代网络架构的研究。随着中国5G技术的研发与创新，多个国家都开始和中国开展5G技术的研发与合作。

3.4 5G技术在软件应用创新中的发展

研究5G通信技术，形成通信标准，建立通信技术体系，可以确保5G技术应用到不同场景中，以此满足场景需求，在不同场景中提供高效信息服务，满足用户对信息的需求。5G技术能够统一完善现有移动通信标准，此种发展模式会影响物联网技术发展。在物联网产业链中，不同技术遵循统一化标准和框架，可以实现统一发展。在智慧城市背景下，更需要注重完善和创新物联网产业。总之，5G技术可以促进物联网产业软件创新，具备重要作用和价值，因此要充分发挥出5G技术优势。

3.5 5G技术在实际应用中的发展

物联网产业制约因素表现在网络覆盖方面。应用有线网络能够加强数据传输稳定性，但是限制了数据应用范围；尽管无线网络应用面积广，然而无法保障数据传输安全性与稳定性。在物联网产业中，为了更好地应用5G技术，需要完善物联网传输系统，匹配5G通信技术，确保5G技术应用有效性。完成5G技术网络建设后，可以全面覆盖信号，以免有线网络应用范围受限。应用5G技术可以保障数据通信速率， 5G技术在数据传输中，可以达到每秒10 Gb传输速率，可以满足物联网硬件子系统要求，确保子系统与数据的交流互动性。从上述分析可知，5G技术可以确保物联网的实际应用效果。

3.6 5G技术在商业化进程中的应用

物联网产业发展过程中需要应用5G通信技术，融合多种通信技术，实现产业快速发展。在此期间，通过5G技术促进物联网商业化发展。分析通信事业发展可知，传统通信技术注重调整物联网，提升用户通信感受，加强用户体验度。结合5G技术与物联网产业，可以转变日常生活模式，为人们的生活、工作与学习带来便利性。5G技术快速发展，建设新型交互方式，以此加强用户移动通信感受。在交互通信背景下，用户在应用技术时，能够实现人与无线交互，互通效果显著。社会快速发展，运营商对传统通信的移动流量增加，导致网络基础通信设备数量增加。现实层面、虚拟层面，可以实现互联互通。由此可知，5G技术可以促进物联网产业商业化发展。所以，合理应用5G技术可以加强物联网产业发展实力。

4 结束语

综上所述，移动互联网转变了传统移动通信模式，可以为用户提供全新的使用体验，对社会生产与生活的影响非常大。在未来发展中，5G能够改变社会信息交互方式，为用户提供虚拟现实，增强现实移动云及超高清视频等业务体验。移动互联网发展过程中，能够不断促进移动流量增长，加快移动通信技术与产业变革。物联网扩大了移动通信服务范围，可以实现人与人、人与物、物与物的智能化互联，将移动通信技术渗透到多行业领域。