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        5G移動(dòng)通信技術(shù)下的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

        2019-10-21 23:56:57盧傳虹
        中國電氣工程學(xué)報(bào) 2019年22期
        關(guān)鍵詞:智能家居聯(lián)網(wǎng)智能

        盧傳虹

        摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與信息技術(shù)的不斷發(fā)展,移動(dòng)通信技術(shù)得到了社會(huì)各行業(yè)的高度關(guān)注,獲得了廣泛的應(yīng)用與實(shí)踐。在不斷發(fā)展過程中,移動(dòng)通信技術(shù)已發(fā)展成為了互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐應(yīng)用,也是互聯(lián)網(wǎng)的一大重要發(fā)展方向。近年來,得益于4G網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)等技術(shù)的持續(xù)演進(jìn),物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)得到了一定的發(fā)展,基于移動(dòng)通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)了一定程度的智能化和便捷化。而5G網(wǎng)絡(luò)通信帶寬更寬 通信速率更快,基于5G網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)工作效率將得到相應(yīng)提升,物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)也將迎來極大發(fā)展。

        關(guān)鍵詞:5G移動(dòng)通信技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)

        一 5G移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢

        1 系統(tǒng)容量大。在未來,隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與人民生活水平的不斷提高,移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)得到更大范圍的普及和使用,應(yīng)用場景將會(huì)不斷增多,用戶群體也將隨著人口的增長而呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長,由此帶來的就是移動(dòng)通信信息和數(shù)據(jù)的大批量增長。5G移動(dòng)通信技術(shù)在研發(fā)階段就已經(jīng)考慮到了這種狀況的出現(xiàn),所以在4G移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)充了系統(tǒng)容量,以滿足未來一段時(shí)間龐大的移動(dòng)通信信息和數(shù)據(jù)量的收集與存儲(chǔ)。

        2 通信系統(tǒng)性能高。5G移動(dòng)通信技術(shù)在整個(gè)系統(tǒng)的布局上,并不是單純的將信息編譯碼 點(diǎn)點(diǎn)之間的物理層面?zhèn)鬏數(shù)燃夹g(shù)當(dāng)做是重要的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn),而是使用多點(diǎn)多線 多用戶 多小區(qū)的相互組網(wǎng)方式來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信信息和數(shù)據(jù)的傳播,比較起4G移動(dòng)通信技術(shù)來說,大大提高了移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能,為移動(dòng)通信技術(shù)的更廣泛推廣和普及提供可靠的保障。

        3 用戶體驗(yàn)感增加。與4G移動(dòng)通信技術(shù)相比較,5G移動(dòng)通信技術(shù)更加注重用戶在使用過程中的體驗(yàn)感,這種體驗(yàn)感并不只是追求移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在信息與數(shù)據(jù)傳播過程中速度的加快和穩(wěn)定性的提高,而且在此基礎(chǔ)上從用戶的角度上出發(fā),站在用戶的立場上思考,最大限度實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)與用戶之間的雙向溝通與交流,將用戶體驗(yàn)需求作為5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的首要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

        二 物聯(lián)網(wǎng)概述

        物聯(lián)網(wǎng)顧名思義,物物相連的互聯(lián)網(wǎng),簡稱IOT。物聯(lián)網(wǎng)是通過連接物理對象徹底改變先前異構(gòu)設(shè)備單一的使用方式,例如,可通過互聯(lián)網(wǎng)與洗衣機(jī),電飯煲,手表,智能手機(jī),佩戴設(shè)備等,從而實(shí)現(xiàn)人與人,人與物,物與物之間的互通。①物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)有三大關(guān)鍵技術(shù),傳感器技術(shù),RFID標(biāo)簽,嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。傳感器技術(shù)主要進(jìn)行信號(hào)形式轉(zhuǎn)換,包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換,RFID標(biāo)簽也是一種傳感器技術(shù),在自動(dòng)識(shí)別方面有重要作用,嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是一種結(jié)合技術(shù),結(jié)合了傳感器技術(shù),計(jì)算機(jī)軟硬件,集成電路技術(shù),電子技術(shù)等技術(shù),對接收的信息進(jìn)行分類處理。②物聯(lián)網(wǎng)三層體系結(jié)構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)一般認(rèn)為分為三層結(jié)構(gòu),感知層,網(wǎng)絡(luò)層,應(yīng)用層。感知層主要是感知識(shí)別功能,主要進(jìn)行信息采集,轉(zhuǎn)換和收集功能,網(wǎng)絡(luò)層主要完成信息的傳遞和處理,應(yīng)用層主要完成數(shù)據(jù)的管理與處理功能。

        三 基于5G技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

        1 智能家居。智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的三大應(yīng)用領(lǐng)域之一,已經(jīng)被全面納入到國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局之中,同時(shí)伴隨著我國5G時(shí)代的來臨,移動(dòng)終端參與智能家居建設(shè)將成為未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分。從目前的應(yīng)用來看,雖然許多物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)推出了大量智能家居解決方案,但智能家電的聯(lián)網(wǎng)率仍處于很低的水平,這主要是由于當(dāng)前的智能家居設(shè)備的互聯(lián)依賴于WIFI,但WIFI的連接并不可靠,并且要求配置網(wǎng)關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì),智能家電在剛投入使用時(shí)其聯(lián)網(wǎng)率可以達(dá)到40%,但一年后就迅速下降到10%左右。在5G通信技術(shù)的支撐下,智能家居設(shè)備無需配置路由和網(wǎng)關(guān),可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)在線。用戶只需要一臺(tái)智能手機(jī),就可以遙控家里的任意智能聯(lián)網(wǎng)家電設(shè)備。

        2 智慧工廠。當(dāng)前,傳統(tǒng)的工廠正在朝著智能工廠的方向轉(zhuǎn)型,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在連接人 機(jī)器和設(shè)備中起到了極為關(guān)鍵的作用,這種工業(yè)互聯(lián)的需求是很復(fù)雜的,5G技術(shù)必須為不同的工業(yè)場景提供靈活的無線連接方案,這將給5G技術(shù)的發(fā)展帶來了巨大的機(jī)遇。當(dāng)前許多大型工廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了以閉環(huán)控制為核心技術(shù)的自動(dòng)化功能,但閉環(huán)控制要求低于毫秒級(jí)的通信時(shí)延,這在4G時(shí)代仍然很難得到保證。而5G通信技術(shù)可以提供低于0.5ms的時(shí)延,支持連接數(shù)量大幅提高,使得閉環(huán)控制應(yīng)用由無線網(wǎng)絡(luò)連接成為現(xiàn)實(shí)。

        3 智能電網(wǎng)。電力行業(yè)對于無線通信具有潛在需求,未來5G技術(shù)在智能電網(wǎng)中將直接推動(dòng)智能分布式配電自動(dòng)化 毫秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制 低壓用電信息采集 分布式電源管理等領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。隨著社會(huì)對電力供應(yīng)要求的提高,越來越多區(qū)域要求實(shí)現(xiàn)電力不間斷持續(xù)供電,這就必須使電網(wǎng)故障隔離時(shí)間控制在毫秒級(jí),因此發(fā)展智能分布式配電自動(dòng)化成為必然的選擇。由于沒有通信線路的支撐,當(dāng)前配電網(wǎng)在切除負(fù)荷時(shí)只能切除整條配電線路,對重要用戶造成重大影響。5G通信覆蓋條件下則可以通過精準(zhǔn)控制優(yōu)先切除可中斷非重要負(fù)荷,減小對重要區(qū)域的影響。在用戶端用電信息采集方面,家庭可通過獲取所有用電終端的負(fù)荷信息來實(shí)現(xiàn)供需平衡,牽引合理錯(cuò)峰用電。

        四 5G移動(dòng)通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢

        1 提升物聯(lián)網(wǎng)通信速率。受制于4G網(wǎng)絡(luò) WiFi網(wǎng)絡(luò)以及藍(lán)牙連接等聯(lián)通方式通信速率不高的現(xiàn)實(shí)情況,現(xiàn)有各類通信網(wǎng)絡(luò)已難以滿足物聯(lián)網(wǎng)有效傳輸和處理大量數(shù)據(jù)信息的要求,尤其是當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)量過大時(shí),極易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞 網(wǎng)絡(luò)延時(shí)增加等情況,使得物聯(lián)網(wǎng)感知層的數(shù)據(jù)信息不能及時(shí)傳輸?shù)綉?yīng)用層,使物聯(lián)網(wǎng)難以在當(dāng)前得到全面 深入的應(yīng)用,其應(yīng)用場景也比較單一。在5G時(shí)代,將大大發(fā)揮5G技術(shù)高速率 大容量 低時(shí)延的良好特性,充分滿足物聯(lián)網(wǎng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)母黜?xiàng)要求,使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的傳輸能力得到大大提升,使物聯(lián)網(wǎng)得到更加全面 深度的發(fā)展。

        2 提高物聯(lián)網(wǎng)通信安全。在智能化發(fā)展的浪潮下,由于物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)人物互聯(lián) 物物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò),人們生活 工作的各個(gè)部分全部都置身于網(wǎng)絡(luò)之中,因此,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對于通信網(wǎng)絡(luò)的安全要求也將更加嚴(yán)格。如果5G網(wǎng)絡(luò)的安全性得不到充分保障,那么基于5G網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)安全性也將成為空談。5G網(wǎng)絡(luò)擁有完善的安全防護(hù)架構(gòu)和安全機(jī)制,在沿用4G網(wǎng)絡(luò)安全參考架構(gòu)的同時(shí),加入了3GPP接入 切片 虛擬網(wǎng)元 無線空口安全以及網(wǎng)絡(luò)域安全等安全技術(shù),為物聯(lián)網(wǎng)提供了一道安全屏障?;诖耍锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用的場景將會(huì)拓展到對于安全性要求極高的建筑防盜 安全監(jiān)管和自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域。

        3 提升物聯(lián)網(wǎng)便捷化程度。將5G網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要基礎(chǔ),將會(huì)有效促進(jìn)各類設(shè)備 建筑等進(jìn)行更大范圍的智能化改造,使物聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備數(shù)量和種類都得到大幅增加,從而為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供更優(yōu)越的基礎(chǔ)環(huán)境,使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的更加廣泛和便捷。

        結(jié)束語

        5G移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,必定會(huì)為網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)靈活性發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ),幫助解析與吞噬各種復(fù)雜性的數(shù)據(jù),能夠滿足不同用戶對于物聯(lián)網(wǎng)的不同需求,為了有效推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,不管是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商還是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商都應(yīng)該根據(jù)當(dāng)前通訊網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要點(diǎn),制定出能夠高效解決網(wǎng)絡(luò)通訊問題的措施。在當(dāng)前社會(huì)背景下,對5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入研究,能夠有效推動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)性發(fā)展,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)的追求,也能為物聯(lián)網(wǎng)在后續(xù)的發(fā)展做好鋪墊。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李婷,黃飛.淺析5G移動(dòng)通信技術(shù)下的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代[J].信息通信,2018,190(10):237-238.

        [2]樊衍濤,陳興旺.物聯(lián)網(wǎng)形勢下的5G通信技術(shù)應(yīng)用[J].數(shù)字通信世界,2018(10):138.

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