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基于5G的物联网前景展望

【摘要】在目前互联网时代社会迅速发展的背景下,科技也不断创新发展,物联网这一新形式下5G 技术日益普及.可以说,物联网是当前信息时代的关键构成因素,因此,作为物联网中中不可或缺的一部分,5G 技术满足了当前世界对于移动通讯技术的要求.本文在此对基于5G 技术下的物联网进行了多方位、多角度的分析,并对5G 技术背景下的物联网未来发展做出展望,探讨其发展趋势.

【关键词】 5G 物联网发展

当前世界科技发展十分迅速,物联网由于其实用性在这一时代下得到了较高的重视,因此发展较快,除此之外,5G网络在如今也在快速的发展,二者结合之下技术体系等都健全完善,应用水平相互促进发展.但在5G 网络与物联网的结合应用过程中,由于相关技术发展时间较短,实践经验不足,因此存在着一些不可忽视的问题.要想以5G 技术促进物联网的发展,就应当以多方面的措施使二者完美结合,以实现物联网在新时代的稳步发展.

一、5G 网络概述

1.1 5G 发展历程

自移动通信技术面世至今以来,其应用程度不断加深,从上世纪八十年代的第一代移动通信技术到如今已大面积普及的4G 网络,移动通信对人们的生活影响也逐渐扩大.随着移动通信技术的发展,当前移动通信技术中所存在的不足被逐渐发现,5G 技术为其做出了技术保障,如今世界各国均对5G 技术给予了较高的重视,不断加深研究.

5G 技术能够以1Gbp 的传输数据速度在28Hz 超高频段应用,2 公里是其最长传送距离.就实用性而言,以5G 网络下载一部高画质的电影通常仅需1 秒,也就是说在眨眼瞬间即可完成下载.

美国国家航空航天局早2008 年就已与机器对机器智能集团(M2Mi) 开发5G 技术.欧盟于2013 年为研究并发展5G技术先后投入五千万欧元,三星公司也于同年五月份表示开发了5G 核心技术,并取得成功.除此之外,我国华为公司近年也在5G 技术上取得了巨大的成功,其投入数亿美元用于5G 技术的研发创新.2015 年,英国在100 米范围内的对5G 网络进行了数据传送测试,测试结果为5G 网络是4G 网络的六万多倍,简单来讲,5G 网络用于电影下载时速度可达到每秒钟三十几部,从这一点来看5G 网络没有辜负人们对它的期待.

1.2 5G 技术特点

在5G 技术快速发展的今天,吸引各国对其重视的主要有三点,分别是5G 网络的高速率、5G 网络的大容量以及5G 网络的低延时.就5G 网络的高速率而言,其速率远超4G 网络,5G 网络的最低速率是4G 的数倍,4G 网络在目前速率仅为100Mbps,而5G 将达到1Gbps 的速度,因此,5G的普及使用及发展的优势都比较大.5G 网络高速率的主要原因在于其能够以高频毫米波来对通信数据进行传输,有效的解决了3GHz 以下频段目前愈加拥挤的问题,并在小范围内出现天线阵列,同时与波束赋性、波束追踪技术结合,处理了高频通信里毫米波穿透性弱这一缺陷；在大容量方面,5G 网络以大规模MIMO 达到了在同一空间下提升基站密度和频谱效率的目的,除此之外,5G 网络在每平方公里的土地范围里,无线移动宽带系统与4G 相比其容量是其1000 倍,在每平方公里的连接数上也远远大过目前的4G 网络,将大于100 万个,所以5G 网络的大容量也是其发展的重要优势之一；就低延时这一优势来看,5G 网络的优势也比4G 较好,当前3G、4G 的手机网络延迟分别为500ms,而5G 网络在实践中应用中最低延时将达到1ms,其在典型端到端的延时也低至5-10ms.可见,5G 网络下的低延时更能符合当前人们所需.

从5G 网络的此三点优势可以得知,在科技与时代快速发展的今天,5G 普及使用的进程正在逐渐健全并加快,以现代化的科技手段符合了信息时代需求.

二、物联网技术概述

2.1 物联网发展概述

物联网发展到今天已成为信息世界中在计算机与互联网之后的“第三次浪潮”.物联网既是当前信息技术中的关键部分,还是当前信息时代的一个全新的发展阶段,早在二十年前比尔盖茨就曾发表过自己对与物联网的一些分析与认知.

物联网在当前信息技术的有力支持下必然能够变革出更加快速便捷的信息生活,可以肯定的是,物联网这一具有十足潜力的产业其的规模市场是巨大的.物联网可应用与很多行业,应用范围极其广泛,在公共安全、政府运行、工业监管、城市管理等多个领域都有应用.由于各个领域的不断发展,对于硬件和技术的提升都有着越来越高的需求,5G 网络在这一环境下满足了其发展需要,因此被各领域广泛应用.人类社会在5G 技术的支撑下也即将迈入一个新的阶段.物联网飞速发展的关键在于其当下越来越健全完善的移动数据传输网络.

2.2 物联网基本内涵

物联网通常是以RFID、传感器等的信息相关设备,依照规范的协议把设备和本地网、互联网二者结合工作,达到智能化工作的目的.就整体而言,物联网将在不久的将来深切的影响到人们的日常生活各个方面,在实际生活中人们可以通过物联网来进行和他人间的信息交换.以物联网的技术手段来看,其操作环节主要可分为三层结构,分别是感知层、网络层以及应用层,三层结构协作结合实现物联网的最佳状态.物联网的三个层次结构的内容如下：

感知层：

感知层包括RFID 标签、温度传感器在内的多个设备,是传感器与终端共同组成,其一般应用在各种物理量、标识等的数据信息中进行采集和感知.物联网中多种多样的信息主要来源与感知层,它的作用相当于是物联网的神经末梢,是物联网的重要组成部分.

网络层：

网络层通过把感知层所有的信息接入并传输通信,从而实现更加完善的网络互联,具有较高的安全性.在实际应用中一般以互联网、无线通讯等方式来进行.

应用层：

应用层结合了行业的需求,对平台和应用服务起到支撑作用,把所得到的信息与数据加以处理,在智能交通、智能物流、智能家具等多个方面都有应用,很大程度的满足了行业所需.

三、5G 和物联网的结合

5G 的MIMO 技术能够有效的使各种传感以及控制节点的信息转换全覆盖网络,其中所有物联网设备附近都有由基站设立的天线阵列.基于5G 的物联网具有很高的实用性,把物联网中的物与网二者紧密的结合起来,把物联网的终端设备在近端与5G 基站直接相连,或是以D2D 技术把设备和管理终端正确的直接相连；远端的感知层信息将通过5G 网络直接传输.数据的安全性、加密性等都会通过5G 网络实现,5G 技术在这一背景下应用较多.在应用层中,物联网通过相关行业的规范把获取的信息正确管理,实现监管并控制远端感知层设备.

可以说,5G 网络和物联网的结合应用将带来巨大的成效,其效用对比当前物联网结构体系优势主要有三点,更加快速、便捷、经济.

3.1 基于5G 的物联网的快速性

目前的物联网技术速度慢的原因主要是因为其通过WiFi、ZiBee 进入到网络,所以在连接数量过多或者是要传输的数据过大时,就会因容量和数据处理能力的不足而出现网络堵塞与延时的现象,这时,感知层的信息数据不能有效的被应用层和管理员终端获取.例如现有的物联网在车联网的使用里,若网络出现高延时的问题,会导致车辆的摄像头、雷达等设备不能及时的传输并判读信息,进而出现交通事故的可能性增加,不利于车辆的行驶安全.在基于5G 的物联网应用中,由于5G 网络的大规模MIMO 技术的优越性,其所形成的天线阵列能够很大程度的满足大量设备在其中的使用,在这一阵列下,D2D 技术也可以在近距离下直接连接；在感知数据信息于智能终端设备中产生时,数据能够以5G网络直接传输到用户设备中,对用户的操作做出优化,实时的通知其对信息判读.

3.2 基于5G 网络的物联网的便捷性

在实际应用中,基于5G 网络的物联网能够以最符合新网络的技术使其更好的设立、更新以及管理.对于基于5G网络的物联网的应用,在用户所携带的5G 设备对其进行直接连接时,并不需要更改现有的布线规划,有效的避免了对当前已有建筑物的拆毁,省下了大量的建设时间,实施过程相对便捷.如在对以往已建好通讯建筑进行现代化的优化时,改造过程不需要破坏其已有布线和装潢.5G 网络的便捷性由其中的毫米波通信实现,有效的使设备的各方面更加方便快捷.

3.3 基于5G 网络的物联网的经济性

在5G 网络的构建中,物联网设备和5G 手机直接连接,5G 基站使二者的连接更加快速,有效的减少了网络层设备,从而达到减少成本的目的.如在日常生活中以往所使用很多的路由器、交换机等网络层设备在这一技术下都可不再使用,极大的减少相关网络层设备的多项成本,具有较高的经济型.

总体而言,基于5G 网络的物联网在实际应用中将会呈现出蓬勃的生机,二者间的协同发展将为现代生活提供更加方便、快捷的体验.在设备的连接数量上,5G 网络的可接入设备数将大幅度增加,完全可以满足当前的各领域、各行业以及各人群所需,物联网在5G 网络下也将有更加快速、方便的网络接入措施.

在基于5G 的物联网应用中,物联网的体系结构将会愈加的完善并健全,在将来不断的优化中,物联网将会在运行速度、安全性、经济性等方面飞速发展.在将来5G 网络更加成熟并普及使用时,在其商业化的运行中将与物联网产品相结合,发展出最符合今后物联网发展的运行方案.在城市建成区域、老旧楼层区域、偏远农村区域以不同的具有针对性的方案进行普及优化,合理正确的搭建出5G 网络,全面提升人们生活的质量水平,为5G 网络下的物联网运行做出有利保障,同时也更加明显的表现出基于5G 网络的物联网的巨大优势与巨大成效.

四、总结

目前5G 网络仍在不停的发展进步,尚未走到成熟普及的阶段,因此,对与物联网对其的应用仍需要不停的探索并研究,基于5G 的物联网的使用使物联网快速发展的同时也能够促进5G 网络的创新与发展.物联网在交通、生活、医疗等多领域的实际应用也将为5G 带来全新的机遇与挑战,5G 网络在这一环境下将持续扩宽应用领域.把5G 网络作为载体的物联网,在将来的普及应用中会最大程度的满足用户所需,达到全面的、整体的智能化发展,实现物联网新面貌、新阶段的真正到来.

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