5G 通信技术与物联网的融合发展

马凤旭

（中国移动通信集团河北有限公司 邯郸分公司，河北 邯郸 056800）

0 引 言

随着科技的快速发展，5G 通信技术和物联网已经成为当今社会的热门话题。5G通信技术以其高速率、低延迟以及大容量等特点，为物联网的发展提供了全新的机遇。物联网作为连接各种设备和系统的网络，正深刻改变着人们的生活和工作方式。本文将深入研究5G 通信技术与物联网的融合发展，探讨它们之间的相互关系和互补优势。

1 5G 通信技术的概述

5G 通信技术是第五代移动通信技术，是当前和未来通信领域的重要发展方向。相比于之前的通信技术，5G 具有更高的数据传输速度、更低的延迟、更大的网络容量以及更广的覆盖范围，采用了多项关键技术，如毫米波通信、大规模天线阵列、超高频宽带等，以满足不断增长的通信需求。

2 物联网的概述

物联网是指通过互联网将各种物理设备、传感器和其他对象连接起来，实现信息的交互和共享；同时可以让物理世界与数字世界相连接，实现设备之间的智能互通和自动化控制，且应用广泛，涵盖了家居、城市、工业、农业、交通等领域，为人们提供了更便捷、智能的生活方式与工作环境。5G 通信技术与物联网的关系密切。5G 通信技术的高速、低延迟和大容量特性为物联网应用提供了理想的基础设施，支持大规模物联设备的互联和数据传输。物联网对通信技术的需求也推动了5G 通信技术的发展，要求提供更可靠、安全、高效的通信网络。因此，5G 通信技术与物联网的融合发展具有重要意义，并为实现智能化、数字化的社会提供了巨大的机遇和挑战[1]。

3 5G 通信技术与物联网的关系

3.1 物联网对通信技术的需求

（1）高带宽需求，物联网中连接的设备数量庞大，且这些设备产生的数据量巨大，为了支持大规模的数据传输和处理，物联网需要具备高带宽的通信网络。（2）低延迟需求，某些物联网应用对实时性要求较高，如智能交通系统或工业自动化领域的控制和监测，因此物联网需要低延迟的通信技术，以确保快速响应和即时性。（3）大容量需求，物联网中涉及的设备数量庞大，而且这些设备之间需要频繁地进行通信和数据交换，因此需要具备大容量的通信网络，以支持大规模设备同时传输大量的数据。（4）低功耗需求，物联网中的许多设备通常是以电池为能源，因此需要具备低功耗的通信技术，以延长设备的续航时间。（5）安全性需求，物联网中的设备和数据往往涉及到个人隐私与敏感信息，因此需要具备高度的安全性，包括数据加密、身份认证以及访问控制等措施，以保护用户和设备的安全。总之，物联网对通信技术的需求包括高带宽、低延迟、大容量、低功耗、高安全性等方面。满足这些需求将为物联网的发展提供可靠的通信基础，推动物联网应用的广泛普及与创新[2,3]。

3.2 5G 通信技术的关键特性和能力

5G 通信技术的主要优势可包括高速率、低延迟、大容量、高可靠性以及网络切片这几点，如图1 所示，以下进行详细分析。（1）高速率，5G 通信技术能够提供超高的数据传输速率，达到了更高水平的带宽。它采用了更高频率的无线信号和更大的信道带宽，使得用户可以以更快的速度下载和上传数据，满足了日益增长的数据需求。（2）低延迟，5G 通信技术具有较低的延迟，即数据传输的响应时间非常短，这对于实时应用和互动性强的场景非常重要，如远程操作、虚拟现实以及物联网应用等，使得用户能够享受更快速的响应和实时的交互体验。（3）大容量，5G 通信技术具备更大的网络容量，可以支持大规模设备的连接和数据传输，采用了更高频率的无线信号和更多的天线，能够实现更多用户同时接入网络，并且支持更多设备之间的高速数据交换。（4）高可靠性，5G 通信技术通过引入可靠性增强的通信机制，提供了更稳定和可靠的连接。它采用了新的信道编码和调制技术，以及多路径传输和智能重传等机制，以提高通信的可靠性和抗干扰能力。（5）网络切片，5G 通信技术支持网络切片，即将一个物理网络划分为多个虚拟网络，以满足不同应用场景的需求[4]。

图1 5G 通信技术优势

3.3 5G 通信技术为物联网提供的支持和优势

（1）大规模连接，5G 通信技术具备更高的网络容量和连接密度，能够支持大规模的物联网设备连接。它采用了更高频率的无线信号和更多的天线，能够同时连接大量的设备，满足物联网中庞大设备数量的需求。（2）高速数据传输，5G 通信技术提供了超高的数据传输速率，可以实现快速的数据交换和传输。这对于物联网应用来说至关重要，因为物联网设备产生的数据量很大，需要快速而稳定的网络来传输与处理这些数据。（3）低延迟通信，5G 通信技术具备较低的通信延迟，可以实现快速的响应和即时性。这对于物联网应用中的实时控制、远程操作和互动性强的场景非常重要。低延迟通信可以保证实时数据的及时传输和处理，提高用户体验。（4）高可靠性和稳定性，5G 通信技术通过引入可靠性增强的通信机制，提供了更稳定和可靠的连接。这对于物联网应用来说至关重要，因为许多物联网场景对于通信的稳定性和可靠性有较高的要求，如工业自动化、智能交通以及医疗保健等领域。（5）网络切片支持，5G 通信技术支持网络切片，即将一个物理网络划分为多个虚拟网络，为不同的物联网应用提供定制化的网络服务。这使得不同行业和应用能够享受到适合其需求的网络性能与服务，提高了物联网的灵活性和可扩展性。

4 物联网中5G 通信技术的应用实践分析

随着5G 通信技术的飞速发展，在物联网中也逐渐得到了更为广泛的应用，具体体现在软件定义网络（Software Defined Network，SDN）/网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NEV）、密集网络、智能技术、毫米波技术这几个方面，如图2 所示，以下进行详细分析。

图2 5G 通信技术在物联网中的应用实践

4.1 SDN/NFV

通信技术的发展过程中，提升可扩展维度属于关键所在，SDN/NFV、三网以及云计算的结合应用可以为提升可扩展维度奠定坚实基础，同时也能够为5G 通信技术的发展创造条件。SDN/NFV 代表着程序定义网络与功能虚拟处理，在建立5G 通信网络体系过程中，可以实现软件化处理与虚拟化处理等效果，加速信息数据的采集与分析，对移动式的技术体系加以完善，助力5G 通信技术的发展。SDN/NFV 属于5G 通信技术在发展过程中的关键性与基础性要素，基于联合网络环境，可以借助于科学设置基础层、应用层与控制层，促进程序处理的自动化，解决在手动操作过程中存在的问题，提升整体管理成效，也可以有效简化处理流程，加速作业进度。与此同时，还增设了转发分离服务，可控范围得到进一步扩展，通过这种技术的搭配应用，能够对虚拟网络空间加以完善，提供物联网通信与处理必要的技术支持[5]。

4.2 密集网络

根据现如今的网络科技来看，在未来建设网络系统的过程中，必定会越来越完善，一方面要进一步扩大蜂窝平台总量，另一方面要提升运营商网络容量。通过5G 通信技术的协同使用，可以创造出更加丰富的数据，缓解为传输效率带来的不良影响，加快数据传输。在网络技术不断增加开发深度的背景下，这种技术能够在持续处理期间充分满足应用要求与相关标准，确保体系边缘区具有良好处理效果，不仅可以增加系统数据的最大容量，同时也可以实现良性互动。这种技术在发展过程中为完善网络系统提供了优质环境，在未来发展建设期间能够在更自由的环境中建设出更加密集、紧密的网络。

4.3 智能技术

在物联网运行期间，云计算技术十分重要，5G通信技术则属于建设系统性云计算数据平台的基础所在。现如今，要素存在显著差异的一些服务器也开始建立了专门的数据共享中心，实现了合理集约交换装置，确保计算数据的分析水平与基站操作终端之间能够实现高效化的信息流转，从而充分满足采集海量信息的需求。在核心网络建设与发展期间，大部分操作终端和基站都设置在了外部，同时意识形态也充分展现出了多样化特点。因此也可以说，计算共享中心属于一个高效化的数据域处理，将频段当做数据处理的主要判断标准，为用户们打造个性化服务，优化用户心理体验。现如今，5G 通信技术与物联网之间的深入融合已经成为了一种主流发展趋势，其中涵盖的业务范围越来越广，业务内容也更加复杂。所以在技术集成与普及示范期间，需要密切关注智能技术的合理化、广泛化应用，建立完善的识别和归类系统，选择一体化体系，对5G 通信技术的智能特征加以验证。

4.4 毫米波技术

这种技术利用时频资源的优势，具有理想功效。对现如今的一些匮乏资源进行收集，保障了频谱资源建设的多元化，如果技术人员想要促进5G 通信技术和物联网之间的融合，则应当在系统中广泛应用毫米波技术。现如今，我国已经在这一方面取得了良好成效，但在运行期间，依旧需要应对各种各样的挑战。例如，在光纤传输期间，这种技术容易受到客观因素影响，导致信息传输不具备良好的连续性，也可能产生高频干扰。因此，需将这种技术合理应用到当前的网络通信环境中，第一时间发现微小问题并加以处理。

5 结 论

通过充分利用5G 通信技术的关键特性和能力，物联网将实现更加广泛和智能化的应用，推动智能家居、智能城市、工业自动化、智能制造、智慧交通以及车联网等领域的创新和进步。然而，与此同时也需要关注与5G 通信技术和物联网相关的隐私保护、网络安全以及道德伦理等问题。