論物聯網下5G通信關鍵技術研究與應用范文

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摘要：闡述了物聯網技術的相關概念，研究了5g通信物聯網系統的總體架構，分析5了G通信物聯網中的關鍵技術，希望促進經濟社會的高速發展。

關鍵詞：物聯網；5G通信；關鍵技術

1、物聯網技術概述

物聯網通過互聯網將物物相連，是一種新一代信息技術，通常是使用多種信息傳感設備，融合多種信息技術，對需要進行監控、連接和互動的物體其過程和位置信息，通過實時采集和收集，與互聯網相結合，多種信息和傳感設備之間構成一個大型網絡，實現對物品的快速識別、管理和控制的目的。在互聯網的基礎上，物聯網通過微小芯片進行合理標識，廣泛應用在不同領域，便于互聯網完成物物、物人之間的聯系[1]，隨著5G通信技術的發展，與物聯網相結合，作為未來創新發展的新趨勢，其應用場景如圖1所示。

2、5G通信物聯網總體架構

5G通信作為一種新型的移動通信技術，與4G通信技術相比，是基于超高頻段來實現對數據的傳輸，優化和改善了能力指標，提升了體驗速率和傳輸速度，數據傳輸范圍可達2km，在空間上有所突破。目前，5G通信技術已經成為主要通信技術，大幅提高系統容量，節約能源并降低成本，推動網絡向前發展。其中以蜂窩網絡通信技術為主流，其網絡峰值速率可達GB/s標準，滿足高清視頻的傳輸，實現虛擬現實的轉換，滿足自動駕駛以及遠程醫療等行業的應用需求，超大網絡為各類設備提供通信連接。相比LTE，頻譜效率約提升10倍，在高速移動通信和全面覆蓋下，提高了流量密度和連接數密度，提升了系統協同化水平，實現了空間的自動調整[2]。作為物聯網接入技術，5G通信連接更多的設備，容量得到提升，強大的信號使用戶接入網絡更暢通，5G通信物聯網的總體架構如圖2所示。在架構中，傳輸層和邊緣計算層進行分離，應用層和云計算層進行解耦，解決傳統物聯網傳輸中的弊端，實現了網絡資源的獨立和共享。感知層是整個系統架構的入口，所有的數據信息都是通過感知層而產生，借助各類傳感器和控制器，實現對數據信息的采集，通過wifi、藍牙和ZigBee通信方式，將采集的數據傳輸到感知層中。傳輸層是數據傳輸的主要媒介，傳輸層中包括5G終端、5G物聯網關、NB-IOT終端和eMTC終端，通過各類終端實現協議的轉換和傳輸，將感知層中的通信方式變成與5G通信技術兼容的形式。邊緣計算層是設備接入和數據處理的中介，一般采用嵌入式終端，借助邊緣計算，降低了核心網絡的負擔，只對邊緣計算后的數據進行處理，提升了網絡性能，同時兼備身份識別和安全認證等多種功能[3]。霧計算層與邊緣計算層連接，實現整個網絡的無縫連接，具備功能定義、接口定義、資源管理和權限管理等功能。云計算層是為應用層提供服務，包括公有云和私有云，將所有的數據傳輸到云計算層，在數據中心中實現對海量數據的存儲的計算。應用層是整個系統架構的最高層，所有的層次都是服務于應用層，借助大數據處理技術，為車聯網、人工智能和決策支持等提供技術保障。

3、5G通信物聯網關鍵技術分析

3.1全頻段技術

5G通信物聯網技術采用全頻段技術[4]，解決4G通信技術中頻段不完善的難題，使用全頻段技術，提升了5G信號覆蓋范圍的網速，在網速和信號穩定的條件下，確保信號天線以及通信設備更小型化，目前，已經建立了許多5G通信體驗區，便于人們體驗5G生活。

3.2設備間的直接通信技術

傳統的通信系統中，信號的接收和傳輸都使用的是基站，而在5G通信技術中，逐漸完善通信系統的缺陷，使用直接通信技術，將基站去除，在沒有基站的情況下也可以接收和傳輸數據，有效地解決因用網數量增多而出現的網絡信號差的問題。

3.3密集網絡技術

隨著物聯網5G通信技術的建立，通過增加蜂窩平臺，提高網絡容量，提升數據傳輸效率。在開發過程中，通過持續進行技術處理，使密集網絡技術達到設定的要求，擴大系統的外部區域，提高系統的容量和效率，為系統的穩定和靈活奠定基礎。在一些開放的環境中，逐步建立更多的密集網絡，通過與網絡技術的結合，滿足不同業務和用戶的個性化需求。

3.4SDN/NFV技術

在5G通信網絡技術中，SDN/NFV技術為其提供安全保護，其架構如圖3所示，與其他技術融合后，構建出新型5G網絡，包括數據轉發層、控制層和應用層，利用5G網絡構建的通信架構，可以實現網絡通信的虛擬化和軟件化，對數據進行分離，同時帶動網絡的自動調用功能，替代手動配置方式，SDN/NFV技術的分離和轉發功能，為5G網絡運行的可控性奠定基礎，以滿足不同人員的使用需求。

4、結語

物聯網技術作為信息時代的關鍵技術，5G通信技術作為移動通信的全新技術，將物聯網與5G移動通信技術高度融合后，創造出更大的價值。1）構建出5G通信物聯網系統總體架構，包括感知層、傳輸層、邊緣計算層、霧計算、云計算以及應用層。2）詳細分析5G通信物聯網中的關鍵技術，包括全頻段技術、設備直接通信技術已經SDN/NFV技術，將5G通信技術與物聯網技術相互融合后，呈現出全方位的發展狀態。

參考文獻

[1]劉紫恒.物聯網形勢下的5G通信技術應用[J].信息通信，2020（1）：249-250.

[2]王翊有.物聯網形勢下的5G通信技術解析[J].數字技術與應用，2019，37（7）：42-44.

[3]吳麗坤.5G背景下的蜂窩物聯網建設策略分析[J].信息通信，2020（10）：166-168.

[4]廖世強.物聯網與5G通信技術融合的研究[J].現代信息科技，2020（2）：92-93.

作者：任麗娜 單位：山西職業技術學院