王宏玉

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130000）

0 引 言

隨著通信技術的快速發(fā)展，人與人之間的溝通和交流更加便捷，不僅有效提升了人們的生活和工作效率，更使人們的生活方式發(fā)生了極大轉變。有關技術人員應當針對物聯網以及5G通信技術進行全面且深入的研究和分析，并對其應用方向進行有效把控，進而使5G通信技術的應用更加規(guī)范，推動技術的全面發(fā)展。

1 物聯網與5G通信技術的概述與聯系

1.1 概 述

1.1.1 物聯網

一般來說，物聯網（Internet of Things，IoT）主要是指通過各種信息傳感技術、射頻識別技術、感應技術以及掃描技術針對各類物體的聲光電熱與理化信息進行采集，從而實現物與物、物與人之間的聯系，使人們能夠針對物品進行有效的智能化感知、識別和管理工作。

1.1.2 5G通信技術

5G通信技術即第五代移動通信技術，是具有高速率、低延遲以及大連接等特點和優(yōu)勢的新一代寬帶移動通信技術，是實現人、機、物相互聯動與信息共享的技術基礎和技術前提[1]。

1.2 相互之間的聯系

由于5G通信技術的優(yōu)勢和特點較為顯著，因此在應用過程中已逐漸成為物聯網構建和聯通的重要保障，其速率和延遲方面的特性不僅在自動化生產、控制以及自動化監(jiān)控等方面具有重要的應用價值，更在智能互聯、虛擬現實等技術領域中實現了廣泛應用。

2 5G通信技術的應用原則

2.1 信息安全原則

確保信息安全是當前5G通信技術應用的首要原則。雖然各網絡運營方都提供了較為充分的信息保護策略，然而受各方面因素的影響和制約，導致用戶仍處于信息泄露的風險下，因此如何確保信息安全已成為當前網絡通信運營人員的重點研究方向[2]?，F階段常用的信息安全保護技術包括分布式認證技術、權限等級劃分技術以及主動防御技術等。

2.2 兼容性原則

除信息安全原則外，兼容性原則同樣也是當前5G通信技術的重要發(fā)展原則。在現階段的物聯網應用環(huán)境下，各類業(yè)務應用與5G通信系統(tǒng)之間的接口兼容性仍存在一定的問題，不僅會對通信效能產生影響，還提升了通信網絡的運營成本，因此采取針對性措施實現5G通信與現有網絡的兼容和匹配也極為重要。

2.3 資源節(jié)約原則

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出和不斷落實，綠色低碳已成為現階段5G通信的發(fā)展方向。為提高資源節(jié)約效能，減少網絡運營過程當中產生的無謂消耗，技術運營人員應針對網絡布局設計進行進一步優(yōu)化和解決，有效避免額外能耗對環(huán)境產生的影響，使5G技術的發(fā)展更加符合綠色節(jié)能環(huán)保的需求。

3 物聯網環(huán)境下的5G通信技術應用方向

3.1 技術研發(fā)與信道建設

在進行5G通信技術的全面應用之前，如何確保技術的兼容性，提升網絡信道的容量，使其更加適應當前通信網絡環(huán)境的發(fā)展實際成為了通信網絡研發(fā)與運營人員面對的重要挑戰(zhàn)。隨著信息化技術的全面發(fā)展，通信技術承擔的交流與溝通責任也更加全面，然而現階段我國通信信道仍以低頻段通信作為主導，難以有效滿足物聯網發(fā)展環(huán)境下信息的傳輸需求，因此強化網絡信道建設工作，進一步提高信道容量，才能有效確保物聯網環(huán)境的需求得到滿足，促進人們溝通和交流效率的進一步提高[3]。因此，相關行政單位與網絡運營單位應當及時采取措施對網絡技術布局以及信道建設工作進行優(yōu)化，使其通信網絡支持設備更加全面，進一步擴大5G通信技術的覆蓋范圍，并有效拓展網絡通信資源。

3.2 全頻段技術的應用

現階段，我國的通信網絡發(fā)展大多以3 GHz作為主要工作頻段，而隨著入網用戶數量的進一步增加，對網絡頻段資源的需求同樣也在不斷提升。如何進一步滿足用戶的頻段資源需求成為了當前網絡運營人員面臨的主要挑戰(zhàn)和問題。在5G通信技術中，全頻段技術得到了充分有效的利用，依托全頻段技術不僅能夠提升通信網絡在單位時間內的負荷與容量，更能夠進一步強化網絡通信效率，使通信網絡傳輸速度更加快速穩(wěn)定。

目前，在5G通信全頻段技術的研究和應用領域中，其最高頻段已達到100 GHz，頻段容量更加可觀，信息傳輸更加高效，技術人員能夠依托全頻段技術實現傳輸模塊的有效拓展，使5G通信技術的兼容性得到進一步提升[4]。另外，在5G通信技術中采用全頻段技術針對頻段資源進行全面整合，還能在單位容量和信息傳輸速度下使通信網絡支持設備的體積得以進一步縮小，更加適應當前網絡環(huán)境的復雜現狀，使5G通信技術在物聯網環(huán)境下得以進一步普及和發(fā)展，確保人們的通信體驗得以進一步提高。

3.3 直接通信技術的應用

在傳統(tǒng)的通信網絡布局與應用模式中，受技術發(fā)展等客觀因素的影響，必須依托基站、中繼站等設施進行信息的相互傳輸，因此導致網絡布局較為固定，難以依托用戶的實際需求對網絡整體布局進行有效調整，同樣也制約了通信網絡的可靠性與穩(wěn)定性，一旦通信基站或中繼站受到各類原因的破壞或影響導致其失去原有功能，正常通信也可能會受到嚴重影響，同時也制約了通信網絡與大規(guī)模組網用戶之間的匹配和運轉。在5G通信技術的應用過程中，終端到終端（Device-to-Device，D2D）通信技術得到了較為廣泛的運用，兩個對等的用戶節(jié)點之間能夠直接進行通信，降低了通信網絡對基站以及信號中繼站的依賴（見圖1）。用戶節(jié)點能夠同時扮演服務器以及客戶端兩種角色，使用戶的通信體驗得到更加有效的保障，減少外界客觀環(huán)境因素對信號傳輸造成的干擾，避免了基站受損導致的網絡中斷現象，同時也使無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏問題得到更加有效的緩解和規(guī)避，通信網絡運行更加安全穩(wěn)定，人們的通信需求得到充分滿足[5]。

圖1 D2D直接通信技術的主要形式

3.4 密集網絡技術的應用

進入信息化時代后，人們對無限通信網絡的需求愈加顯著，但由于網絡資源存在一定的限制和制約，因此很多時候可能會產生網絡擁堵或延遲的現象，一方面降低了網絡通信效率，另一方面對提升用戶的通信體驗也產生了一定的負面影響[6]。在傳統(tǒng)網絡傳輸技術的應用過程中，如編碼技術、調制技術、多址技術等，用戶的數據信息傳輸速度提升仍十分有限，因此如何滿足物聯網環(huán)境下用戶極大增長的信息傳輸需求已成為通信技術研究者們的重要課題。

為進一步提高通信網絡運行速度，有效降低過度傳輸造成的網絡擁堵和延遲，密集網絡技術應運而生。在傳統(tǒng)的通信組網技術中，大多以宏基站作為主要傳輸節(jié)點，這類基站雖然功率較高，但覆蓋密度較低，選址較為困難，在人流密集區(qū)域難以實現全面覆蓋，對提升用戶信息傳輸能效、確保通信效果的全面提高形成了一定的負面影響。因此，技術人員采用宏基站作為主要節(jié)點，在戶外人流密集區(qū)域采用小功率基站作為宏基站的有效補充，使傳統(tǒng)的單一式、扁平式的基站組網模式得到有效優(yōu)化，形成更加立體多元的基站組網方案，有效提升了人流密集區(qū)域信息通信和傳輸的效果及速度，使信息傳輸過程中產生的盲點得到有效規(guī)避，網絡環(huán)境得以進一步優(yōu)化[7]。據統(tǒng)計，在物聯網以及5G通信網絡的整體環(huán)境下，現有通信基站數目將擴大10倍以上，基站密度大大增加，使5G通信網絡的頻率復用效率以及單位環(huán)境下的系統(tǒng)容量得到充分有效的提高，原有的人流密集區(qū)域的網絡傳輸環(huán)境得以進一步改善，密集組網技術得到更加有效和完善的應用。

3.5 SDN/NFV技術的應用

面對更加多元的信息傳輸需求以及更加復雜的用戶使用環(huán)境，5G通信技術相較于其他傳統(tǒng)通信技術而言，安全風險與安全隱患同樣也更加顯著。如何提高5G通信技術的安防性能，進一步避免網絡信息傳輸過程中產生的安全隱患，是技術研究者的重點關注方向。在5G技術應用領域，軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）技術以及網絡功能虛擬化（Network Functions Virtualization，NFV）技術的應用使其安防性能得到有效保障，信息傳輸能效得到進一步提升。一般來說，SDN是一種新型的網絡架構模式，主要指的是具備控制面與轉發(fā)面相分離、控制面集中化以及具有開放可編程接口3種特性的網絡架構。具體包含應用層、控制層以及數據轉發(fā)層等3個層面（見圖2），其中應用層負責差異化的應用以及業(yè)務與網絡資源管理，控制層負責對數據資源進行處理，對網絡狀態(tài)進行維護等，而數據轉發(fā)層則負責對流表數據進行轉發(fā)，并對設備狀態(tài)進行采集和分析等[8-10]。

圖2 SDN/NFV技術的主要架構

4 結 論

總而言之，物聯網技術已成為當前人們生產生活的重要發(fā)展推動力。而5G通信技術作為物聯網技術的基礎，其應用方向以及應用策略也成為了研究重點。相關從業(yè)者應針對技術研發(fā)與信道建設、全頻段技術、直接通信技術、密集組網技術以及SDN/NFV技術進行全面且深入的研究，確保5G通信技術的健康發(fā)展。