周芳华

（中电科普天科技股份有限公司，广东 广州 510310）

0 引 言

物联网不仅为人们提供了智能化生活场景，而且有效促进了虚拟电厂、智能巡检、智慧城市等众多行业领域的发展。通信技术作为万物互联的核心，5G 通信技术使物联网迎来了全新的发展机遇。因此，文章展开了基于物联网的5G 通信技术研究。

1 基于5G 通信技术的物联网架构分析

目前，基于5G 通信技术的物联网整体架构主要分为4 个层次，分别是感知识别层、网络传输层、平台管理层以及应用服务层。

1.1 感知识别层

感知识别层的主要作用是通过终端设备识别周边环境以及声音、光强度、风速、湿度、图像等各类因素，同时可以采集周边环境数据信息，即将图像信息、声音信息等转化为数字信息并上传至数据中心[1]。此外，可以通过数据中心实现对感知识别层中各类终端设备进行统一化管理或对其输入指定算法使其能够实现基于算法开展周期性的自动运行效果。

1.2 网络传输层

对于网络传输层而言，其主要功能是可以根据感知识别层所处的各类场景条件，传输网络环境与网络协议对感知识别层所采集的相关数据信息，其中主要包括通信模组协议、基础通信设施、终端设备接入的网络环境以及通信网络流速等相关条件。

1.3 平台管理层

平台管理层的主要作用是实现应用服务层与感知识别层之间的有效连接，其主要功能是对网络传输层所上传的各类感知识别层数据信息进行针对性处理与分类，从而为应用服务层提供存在价值或需求的数据信息，为应用服务层的顺利运行提供重要依据。通常情况下，物联网平台中的平台管理层主要包括业务分析平台、应用使能平台、设备管理平台以及连接管理平台等。

1.4 应用服务层

应用服务层是整个物联网架构中的核心部分，也是有效体现物联网应用价值的关键环节。应用服务层中主要包括各类系统集成的应用服务、智能终端硬件控制程序等相关内容。用户可以通过接入物联网的中控设备接入应用服务层，当平台有效处理所汇聚的数据信息后，便可实现在物联网环境中利用中控设备对其他终端设备进行远距离管理、控制以及监控等相关行为，从而有效体现物联网的万物互联、改变生活的价值[2]。

2 5G 通信技术在物联网中的应用特点

对于物联网而言，其本质是以各类终端设备作为信息接入渠道，同时将互联网以及电信网作为数据信息传输与共享的主要载体，以此有效整合各类具有独立运行能力的终端设备，从而使其形成能够进行互通互联、统一管理、自动运行的巨大整体。从物联网运行角度分析，其主要由2 大方面支撑，分别是硬件子系统以及实时通畅的数据通信网络。

2.1 高速率

随着通信行业的持续性发展以及对高质量通信技术的不断研发，5G 通信技术的出现为无线通信技术实现高速率、大宽带通信效果奠定了重要基础。在真空网络环境中，5G 通信技术的实际传输效率可达到10 Gb/s，是传统4G 通信技术的10 倍。基于5G通信技术，能够在某些场景中实现对高质量影像或视频的瞬时传输，此特性为智慧城市、智慧交通以及智慧医疗等相关方面的建设提供了先决条件。

2.2 传输延迟低且可靠性高

5G 通信技术在实际传输期间能够以加强高频通信毫米波穿透性的方式，切实提高数据信息的整体传输效率。另外，5G 通信技术的上行传输、下行传输以及在保护时隙信息下的子帧结构的传输延时也会被压缩至1 ms 左右，此特性能够确保物联网中各类终端设备能够更加快速、灵敏地接收运行指令并开展自动运行效果。基于5G 通信技术的此种特点，其也被广泛运用于工业控制、智慧车辆控制等相关需要超高传输速度、超低延迟以及高可靠性的场景中，如车辆传感器的数据信息采集、机械设备行为控制等方面[3]。

2.3 网络切片

网络切片主要指将实际存在的物理网络进行有规划的切割，从而形成能够有效满足各个场景中多样化终端设备运行需求、运行服务等的若干个虚拟子网络。而此特性能够有效满足基于5G 通信技术所构建的物联网运行需求，即有效满足物联网覆盖范围内多样化场景对网络环境的多元化需求[4]。一般情况下，5G 通信网络可以根据应用场景的不同分为3 种类型，分别是任务关键性物联网、海量物联网以及移动宽带。5G 网络的3 类应用场景如表1 所示。

表1 5G 网络的3 类应用场景

3 不同物联网产业应用场景下的5G 通信技术分析

3.1 虚拟电厂

传统电厂存在能耗过高问题，且电厂建设与管理需要耗费大量资金成本。因此，如何响应双碳战略目标，减少电厂能耗、节约资金成本是推进新时期电力行业高质量发展的关键[5]。虚拟电厂建设具有十分广阔的发展前景，通过使用人工智能、大数据、云计算、分布式存储以及物联网等先进技术可以构建虚拟的管理系统，用以协调各类资源，保证电力电网的长期稳定运行，其虚拟管理系统结构如图1 所示。

图1 虚拟管理系统结构

在5G 通信技术的灵活应用下，能够充分保障差异化业务场景下虚拟专用网络的接入、实时互动、通信管理质量。基于物联网的5G 通信技术虚拟电厂通信网络搭建如图2 所示，在5G 通信技术和物联网相关技术的支持下，虚拟电厂能够借助分布式能源、可控负荷终端等进一步保证数据传输的可靠性与安全性。

图2 基于物联网的5G 通信技术虚拟电厂通信网络搭建

3.2 智能巡检

传统巡检方式往往需要耗费大量人力资源和时间成本，巡检效率较为低下，并不能满足智能巡检的发展需求。因此，借助物联网和5G 通信技术构建智能巡检模式更为符合时代发展，且在相关先进技术的应用下能够实现自主故障检测、主动安全联动、24 h无人巡检等巡检功能[6]。某变电站电气设备智能巡检如图3 所示，通过构建智能巡检模式可以有效加强变电站管理效率和质量，同时实现全天候的安全管理。

图3 某变电站电气设备智能巡检

4 基于物联网的5G 核心通信技术

4.1 智能化技术

5G 通信技术的诞生为物联网技术的顺利应用与物联网整体建设提供了先决条件。对于5G 通信技术而言，其运行基础是由物联网技术所搭建的云计算平台，云计算平台在实际运行期间能够同时处理多样化类型的数据信息，有效保障数据信息的处理效率与处理质量，处理各个类型业务的服务器会由物联网技术进行统一管理并形成巨大的数据信息处理中心。将物联网中各个终端设备接入至云计算平台后，能够有效实现对各类终端设备进行低延时控制与数据信息通信。此外，5G 通信技术是顺利开展对海量数据信息进行采集、处理、分析以及存储的基础，因此用户可以通过基于5G 通信技术所搭建的物联网对各类数据信息进行调用与存储，以此形成优质服务平台为用户开展个性化服务。

4.2 直接通信技术

对于5G 通信技术而言，其中的端到端通信技术，即终端直通（Device-to-Device，D2D）技术被诸多场景所应用。所谓端到端通信，其主要指在互联网环境中2 个用户节点之间进行直接通信，有效省略数据信息在实际传输过程中因需要经过各类基站或中继站而产生的数据流量消耗，进一步降低数据信息在实际传输期间的延迟并提高了其传输质量和传输效率。另外，端到端通信技术可以将用户节点模拟为服务端或客户端2 种角色。具体而言，当某区域中A 角色需要调用某类数据，在5G 通信技术中端到端技术下，如果与A 角色处于同一区域中的B 角色同样需要调用相同数据信息，则无需从主服务器端进行调用，而是从A 角色端进行调用，从而实现A 角色作为服务端服务B 角色客户端的效果，降低互联网中网络流量的占用情况，大幅提高相关数据信息的传输效率与传输质量。通过上述场景模拟，可以在一定程度上削弱数据信息传输期间因外界因素对传输质量的干扰，也可以有效避免因基站性能不佳而出现的网络中断现象。此外，D2D 技术在实际应用期间能够切实缓解无线通信系统运行期间所存在的频谱资源匮乏问题，有效满足互联网时代中人们对通信质量与效率方面的要求[7]。

5 结 论

在物联网背景下，5G 通信技术充分发挥了其诸多优势并有效保障了物联网的稳定运行。5G 通信技术的出现不仅有效推动了诸多技术领域的突破，同时切实改善了传统工作模式，有效解决了传输效率低下、传输延迟高的痛点，提高了物联网中通信技术的应用效果，为物联网与互联网提供了更强的安全性与高效性，从而为高速率、低延时的数据信息安全传输奠定重要基础。