5G技术在物联网领域的实践探讨

2021-12-01

科学与信息化 2021年4期

中国电信股份有限公司南宁分公司广西南宁 535000

引言

在5G技术逐渐普及之后，人们对移动网络流量的需求日益提升，且对于“万物互联”的渴求进入了一个新的阶段，如何利用当下的无线网络满足人们对于移动流量与互联的需求，是当下需要重点考虑的问题。现阶段物联网形式下的5G通信技术主要可以体现为：大规模MIMO技术、智能化技术、新型网络架构技术与密集网络技术，这些技术的出现及应用在一定程度上解决了流量需求问题，但是仍然存在一定的不足，具有发展的空间与余地。这就需要将5G技术进一步结日常生活中的“物联系统”，融入医疗、车辆、科技、电力、无人控制等各个领域，全面提升各领域的自动化发展水平，体现物联形势下的5G技术推广优势。

1 物联网技术的概述

物联网是实现不同电子设备之间相互连接通信的一种方式，利用自动控制技术，实现对不同设备的控制，物联网在21世纪初已经有了一定的发展，也是21世纪一项非常重要的技术产物。在物联网发展的过程中，往往需要在控制与被控制设备中安装芯片，作为信号接收、指令发送的控制中枢。以往实现不同设备之间通信主要通过WiFi网络，也就是物联网的实现需要在某一个局域环境中，失去无线网络环境将无法实行控制操作。同时，物联网技术的实现需要依赖传感器技术的发展，传感器能够对周围环境、标定检测量进行检测，利用传感器反馈的信号作为判断控制执行的标准。随着现代技术的发展，物联网技术取得了更大的进步，各种先进算法的实现，使得物联网设备具备了一定的学习能力，能够记住习惯性的操作指令，并且按照操作者的习惯执行。当然基于以往的技术，物联网无法进行大规模的布局和使用，因为网络环境限制了物联网技术的发展，网络延迟、稳定性等都是需要提升的方面[1]。

2 5G通信技术的特点

5G技术的特点在于以下几方面：其一是数据量大。关于5G技术的庞大数据量是通过推演得知的，从应用移动通信的娱乐方式上来看，人们用来消耗碎片时间的主要内容载体从短信（2G）过渡到图片（3G）再到短视频（4G），那么5G时代应用中长视频是最基本的，而以5G信号接收中长视频则意味着数据量的大幅增长，因此5G技术必然拥有庞大的数据量吞吐能力；其二是联网设备数量增加。由5G实现的联网设备数量增加不仅要以5G本身强大的数据传输功能为基础，同时也要借助高速发展的智能终端设备与物联网，以实现5G网络单位的大面积覆盖，据可靠数据统计显示，5G网络单位的覆盖面可能会是4G的100倍以上；其三是数据传输速率的提升。数据传输速率的大幅提升通常应用在社会特殊需求中，如抢险救灾、急救等需要高清图像传输业务的社会活动；在这类型的社会活动中，5G的数据传输速率（网速）最低能保证10Gbit/s，峰值速率甚至可以达到100Gbit/s，即使是正常情况下，5G的数据传输速率也能达到1Gbit/s以上；其四是安全性的提升。5G强大的信息传输能力使得网络延迟出现的概率极低，相比4G而言在时间上缩短了5-10倍，这也就使得5G移动信号在传递关键数据时的即时性及可靠性均能够得到保障[2]。

3 物联网形势下5G通信技术的应用

（1）高频传输技术的应用。伴随着网络技术的发展，在社会建设中网络技术的参与变得更加全面，其所具备的技术优势能够为各个领域的发展提供技术支持。现阶段，4G络依然是网络通信中的主流，基本能够满足人们生产生活的需求，不过在遇到较大的网络活动，如“双十一”等，或者短时间内用网量迅速增长，会导致网络信号传输拥堵的问题，引发卡顿，严重时甚至可能造成网络瘫痪，影响用户的使用感受。通过高频传输技术的应用，能够显著提升宽带速率，提升效果甚至能够达到十倍以上，这一点是原本的微波带宽速率难以企及的。高频传输技术需要的设备体积和能耗更低，再是按小型化发展的同时，也可以切实保证短距离通信的效率和质量。

（2）无线机器人控制。无线机器人云端控制，是基于传统的扫地机器人的基础上，融入5G通信技术，构想机人的物联网控制系统，促使用户的手机等智能终端与无线机器人相连接，一方面，无线机器人能够通过接受用户的远程传输指令产生反应，完成作业任务；另一方面，能够结合移动终端设备中的数据设置情况，感受周边环境情况，搜集环境数据，结合数据分析情况自动产生作业行为。在《博士预测·未来智能制造——无线机器人控制分析》一文中，明确展示了mPad移动控制单元在机器人控制中的优势，向读者展示无线机器人控制系统在移动、控制保障机制、数据搜集、单位区域连接与实时性方面的性能情况，进一步证实了5G技术在无线机器人控制中的应用优势。

（3）无线传输技术的应用。5G通信中的无线传输技术包括滤波器组多载波技术、大规模MIMO技术以及全双工技术等。为了能够更好地满足5G移动通信行业的发展需求，研究人员将研究的方向放在了信号传输及发射功率差异引发的码间串扰方面，强调对各类干扰的消除，如数字端干扰消除、模拟端干扰消除以及其他设备干扰消除等[3]。