陳禮娟

（中興通信股份有限公司，江蘇 南京 210012）

1 物聯(lián)網(wǎng)基本內(nèi)涵

1.1 物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)分析

物聯(lián)網(wǎng)作為信息時(shí)代的重要知識(shí)產(chǎn)物，對(duì)智慧城市和社會(huì)的重構(gòu)有著重要的價(jià)值意義。從當(dāng)前的發(fā)展來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)本身具有很多非常顯著特征，如環(huán)境不受控制、移動(dòng)性、可訪問(wèn)性、可信性以及異構(gòu)性等[1,2]。

環(huán)境不受控制是指很多事務(wù)分布在不能高度控制的環(huán)境中，事物轉(zhuǎn)移到不可靠的環(huán)境中則出現(xiàn)監(jiān)督不足的情況。移動(dòng)性是指在不受控制的環(huán)境中，難以預(yù)料穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接及持續(xù)的在線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?？稍L問(wèn)性是指在物理網(wǎng)絡(luò)中，傳感器能夠進(jìn)行實(shí)現(xiàn)對(duì)交通控制照相機(jī)和環(huán)境傳感器等的公開訪問(wèn)?？尚判允侵缚赏普摮鲂湃侮P(guān)系不適用于大型設(shè)備和用戶交互。異構(gòu)性是指物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)高度異質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)，必須整合不同廠家的各種設(shè)備，因此版本兼容性和互操作性是必須考慮和解決的問(wèn)題。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)與5G通信

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)思維模式而言，核心在于感知，即感和知。前者主要是獲取數(shù)據(jù)，后者則是分析信息[3,4]。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，獲取數(shù)據(jù)和分析信息則是組建千變?nèi)f化智慧生態(tài)的基礎(chǔ)單元和思路，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)環(huán)節(jié)需要強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，5G通信必然為首選。因此在物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下，需要根據(jù)萬(wàn)物互聯(lián)思維，通過(guò)5G通信網(wǎng)絡(luò)掌握各類信息，并挖掘獲取信息中有價(jià)值的部分，從而以形成對(duì)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)體系建設(shè)調(diào)整的重要依據(jù)。5G通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)體系搭建的基本單元，而物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)則是5G通信技術(shù)高級(jí)拓展應(yīng)用的關(guān)鍵目標(biāo)，因此二者之間相互關(guān)聯(lián)，密不可分。在信息時(shí)代背景下，5G通信技術(shù)是信息交互的根本支撐技術(shù)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的本質(zhì)則是信息交互，由此可知5G通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)存在非常緊密的聯(lián)系。5G通信技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)，為其數(shù)據(jù)交互提供解決方案，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則是5G通信技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景拓展，也是其最大價(jià)值的體現(xiàn)，因而二者在某種程度具有相依相生的關(guān)系，且二者的有效融合發(fā)展為構(gòu)建智慧化的城市、社會(huì)以及生態(tài)提供了更多的可能。

2 5G通信技術(shù)概述

2.1 5G通信技術(shù)特點(diǎn)

通信技術(shù)的發(fā)展歷程如圖1所示。從圖中可知，5G通信技術(shù)作為一類全新的通信技術(shù)，新的技術(shù)融合實(shí)現(xiàn)了新的特點(diǎn)形成，而新的特點(diǎn)則對(duì)5G通信技術(shù)功能的表達(dá)有著直觀的標(biāo)簽意義。著重研究5G通信技術(shù)的特點(diǎn)顯然對(duì)于5G通信技術(shù)的進(jìn)一步科學(xué)合理應(yīng)用有著重要意義[5]。根據(jù)研究顯示，5G通信技術(shù)作為新一代通信技術(shù)，具有如下特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)[6]。一是注重用戶體驗(yàn)，技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展提速，二是將點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)槎帱c(diǎn)傳輸，多用戶、多天線以及多小區(qū)組合成為技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，三是使用更高通信波段，極大削減傳輸能力，但是可用頻帶資源會(huì)更多，四是具備較好的軟配置能力，這樣運(yùn)營(yíng)方可以根據(jù)客戶需求優(yōu)化配置網(wǎng)絡(luò)資源，從而削減成本，提升用戶體驗(yàn)。

圖1 通信技術(shù)發(fā)展歷程

2.2 5G通信關(guān)鍵技術(shù)

5G作為當(dāng)前新一代的通信技術(shù)，相比第四代通信技術(shù)在通信速率和通信帶寬等方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。圖2展示了5G通信典型的場(chǎng)景技術(shù)解決方案。從圖中可知，5G通信技術(shù)采用了大規(guī)模的天線接入技術(shù)，相比4G通信的64×64收發(fā)天線，5G通信的收發(fā)天線呈現(xiàn)處大規(guī)?；?，高達(dá)512×512甚至千位級(jí)，顯著增加了系統(tǒng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息收發(fā)能力，提升了通信容量。

圖2 5G通信典型場(chǎng)景的技術(shù)解決方案

相比4G通信的正交頻分復(fù)用技術(shù)，5G方案中采用以稀疏特性為基礎(chǔ)的稀疏多址接入技術(shù)，子載波之間的通帶重疊大約1/2，因而提升信息符號(hào)的子載波數(shù)，即大幅度提升單一符號(hào)的信息量，呈現(xiàn)出頻帶利用效率提升特點(diǎn)。同時(shí)全雙工通信設(shè)計(jì)使得通信過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)通信雙方的即時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)通信效率提升。此外，基于LDPC信道編碼顯著提升了信息傳輸中的魯棒性和抗干擾能力，基于Polar碼的信道控制方案提升了信道信息傳輸?shù)恼{(diào)節(jié)能力，因此5G通信相比4G通信有著技術(shù)上的顯著優(yōu)勢(shì)和先進(jìn)性。

從當(dāng)前揭露的數(shù)據(jù)信息可知，5G通信的典型應(yīng)用場(chǎng)景為超密集組網(wǎng)、低時(shí)延高可靠通信現(xiàn)場(chǎng)、M2M通信、D2D通信、高頻通信以及頻譜共享等應(yīng)用場(chǎng)景[7,8]。超密集組網(wǎng)的設(shè)計(jì)為超大規(guī)模的連接，如城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等提供了技術(shù)支持，能夠提供數(shù)以億計(jì)的通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，為城市智慧生態(tài)打造提升足夠的拓展能力。高效的通信體系實(shí)現(xiàn)了低延時(shí)的設(shè)計(jì)，整個(gè)通信延時(shí)在1 ms以內(nèi)，為城市無(wú)人駕駛領(lǐng)域的發(fā)展和城市物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)提供了可靠技術(shù)解決方案。M2M和D2D方式的通信提升了通信組網(wǎng)的靈活度，接入網(wǎng)絡(luò)方式顯得更加靈活多變，優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)路由鏈接在提升網(wǎng)絡(luò)信息極速傳輸?shù)捏w驗(yàn)同時(shí)也保障了通信可靠無(wú)障礙效果。高頻帶的應(yīng)用，降低了傳統(tǒng)頻帶資源的復(fù)用程度，延緩了頻帶資源緊張的局面。此外高頻帶意味著寬帶寬，為實(shí)現(xiàn)高效高容量通信過(guò)程提供便捷優(yōu)勢(shì)。頻譜共享提升了頻帶資源的利用率，為進(jìn)一步優(yōu)化頻帶資源提供可靠的技術(shù)途徑。從當(dāng)前的分析可知，5G通信系統(tǒng)的建立對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信世界的豐富和現(xiàn)實(shí)世界對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求的極大滿足有著重要價(jià)值意義，尤其是在展現(xiàn)智慧城市物聯(lián)網(wǎng)體系搭建方面的價(jià)值非常顯著，因而在物聯(lián)網(wǎng)體系中融合5G通信技術(shù)對(duì)于二者的有機(jī)發(fā)展具有劃時(shí)代意義。

3 物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下的5G通信技術(shù)應(yīng)用

3.1 智能化技術(shù)與5G通信技術(shù)融合

物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下，人工智能快速發(fā)展，各種智能化的設(shè)備設(shè)施開始深入到人們的生活中，給人類生活的便捷化提供了可靠的技術(shù)途徑。智能化技術(shù)作為智能設(shè)備和設(shè)施的技術(shù)支撐，在整個(gè)智能化業(yè)務(wù)發(fā)展中起到了關(guān)鍵作用，實(shí)現(xiàn)這些關(guān)鍵作用的主要基礎(chǔ)技術(shù)則是通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在通信技術(shù)不斷發(fā)展中，多元化發(fā)展勢(shì)不可擋，5G通信技術(shù)必將引領(lǐng)通信網(wǎng)絡(luò)潮流，其高通量和低延時(shí)的優(yōu)勢(shì)，能夠迅捷地實(shí)現(xiàn)高通量數(shù)據(jù)交互，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)效性分析有著重要促進(jìn)作用。5G通信技術(shù)的應(yīng)用有助于推動(dòng)不同智能化技術(shù)業(yè)務(wù)的融合，對(duì)業(yè)務(wù)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，以實(shí)現(xiàn)良好的應(yīng)用效能。可以說(shuō)，智能化技術(shù)和5G通信技術(shù)的有效融合必將為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)智能化管理提供策略幫助。

3.2 高頻段傳輸技術(shù)與5G通信技術(shù)融合

5G通信技術(shù)相比于前四代技術(shù)在于使用了更高的頻段，其最大的優(yōu)勢(shì)在于提供了更大的通信網(wǎng)絡(luò)帶寬，有助于提高峰值速率，降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)[9]。同時(shí)相比前幾代技術(shù)，安全性能和可靠性能得到顯著提升，能夠更好地滿足人們的日常生活和生產(chǎn)需求。尤其是在大型活動(dòng)舉辦現(xiàn)場(chǎng)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信存在嚴(yán)重阻塞的問(wèn)題將被最大限度地扭轉(zhuǎn)，便捷通暢通信將提升現(xiàn)場(chǎng)人群的網(wǎng)絡(luò)交互體驗(yàn)。此外，由于基站設(shè)備尺寸小，安裝便捷化，制作材耗低，因而基站安裝密度可以大大增加。具體來(lái)說(shuō)，宏基站外側(cè)加強(qiáng)天線設(shè)置，將外部區(qū)域和系統(tǒng)容量進(jìn)行拓寬，從而提升各大系統(tǒng)的融合性能。在室外布置密集型網(wǎng)絡(luò)，分析網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可靠性，充分發(fā)揮周圍網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。這樣對(duì)于提升通信速率水平有著極大幫助，為高速率距離通信提供可靠性保障。

3.3 毫米波技術(shù)與5G通信技術(shù)融合

目前，在高度信息化的社會(huì)中，頻帶資源緊張問(wèn)題一直困擾著通信技術(shù)的發(fā)展，開辟新的頻帶資源成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展途徑。毫米波作為其中的優(yōu)秀代表，通過(guò)降低傳播波長(zhǎng)來(lái)開辟新的頻段，以拓寬頻帶資源[10]。根據(jù)技術(shù)顯示，在頻段資源較寬背景下，毫米波通信技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性優(yōu)勢(shì)，有助于提升通信傳輸抗干擾能力和傳輸可靠性。此外擁有良好方向性性能的毫米波技術(shù)在提升傳輸效率的同時(shí)可以提升信息傳輸?shù)陌踩?，為降低技術(shù)被竊取的概率提供保障。毫米波技術(shù)應(yīng)用于5G通信網(wǎng)絡(luò)中，能夠大大提升5G通信系統(tǒng)的可靠性和安全性，但由于頻段高且通信距離短，需要的中繼站成倍增加，因此使得這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步推廣存在一些問(wèn)題，當(dāng)然隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題將會(huì)被解決，高效性能的5G通信技術(shù)將成為快速推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的基石和利器[11]。

4 結(jié) 論

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)是人工智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息化技術(shù)高度發(fā)展的必經(jīng)途徑。通信技術(shù)作為關(guān)鍵性技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交互提供著基礎(chǔ)保障，因此在物聯(lián)網(wǎng)形式下如何更好地利用通信技術(shù)成為前者進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。對(duì)此，本文結(jié)合當(dāng)前發(fā)展迅速的5G通信技術(shù)，重點(diǎn)探討了物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下5G通信技術(shù)的應(yīng)用情況，通過(guò)分析在高頻帶技術(shù)、高頻帶技術(shù)以及毫米波技術(shù)融合的具體場(chǎng)景分析明確了5G通信技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要性，以為二者融合提供參考。