5G技术探讨论文_王如晓

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摘 要:物联网与移动通信的融合发展是社会经济发展的必然趋势,也为全球经济的发展提供了重要的支撑。本论文首先介绍了5G移动通信网络的内涵和特征,分析了物联网的内涵,而后对物联网与5G移动通信的融合进行了探讨。5G移动通信技术即将实现,充分利用5G移动通信技术是也物联网时代的重要任务之一。

关键词:5G移动通信;物联网;支撑融合

一、5G网络的内涵及特征概述

5G网络,又被成为“第五代移动网络”,它是在4G网络的基础之上发展起来的,而传输速度则是4G网络的百倍之上。也就是说,几秒钟之内用户就可以下载成功一部高分辨率的电影。5G技术的概念一经提出就受到全球各地的关注与重视,它以每秒1G左右的速度进行数据传输,会为广大用户提供更多的便利。据全球电信运营商估计,5G移动服务将会于2020年左右开始应用。与前面几代网络技术相比,5G网络的性能更加优化,它的频谱效率高,性能可靠,应用范围进一步拓展,包括且不限于地铁、高速公路、车联网等等,能够为不同的用户提供高清视频、虚拟显示等业务体验。5G移动通信的速度是相当快的。快速的网络可以通过指令的传输进行自驾车,这种传输速度比人的反应速度还要快。不同的车辆之间可以进行交流,从而让彼此之间能够保持安全的车距,这对于缓解交通堵塞也具有重要意义。在医学上,5G移动通信技术的应用可能会帮助医生实现远程开刀。由此可以看出,5G移动通信网络是多元的,多功能的。这也是全球电信运营商积极推动5G移动通信技术顺利实现的重要原因之一。

二、物联网

所谓物联网,又可以被成为传感网,是信息产业在新时代下的最新发展。只要在物体中嵌入一个小小的芯片,它能够将不同的食物有序地连接起来。因此,物联网技术被广泛应用于城市公共安全、智能交通、公共环境监测、健康监测等多个领域中,为人们提供了更加便捷的服务。从体系机构方面来说,物联网是由三个层次构成的:应用层、感知层和网络层。其中应用层主要是提供各种服务,包括监控服务、工业监控服务、智能电网、环境监测等等。而感知层则主要是为了实现感知功能,主要包括信息的采集、收获和物体的识别三个部分,在这个过程中工作人员要充分利用传感器或者二维码等完成信息的感知。网络层则主要是通过将物体接入信息网络,完成信息的传送,最终实现通信的目的。就目前来说,物联网是易RFID为核心的技术体系,其中应用了物品识别技术、传感技术、网络通信技术、数据处理与存储技术等。从2009年左右,美国和日本等发达国家就相继提出了促进本国物联网发展的相关策略。欧盟委员会也出台有关物联网行动计划的规定,保证物联网的顺利应用。而日本也成立物联网模式工作组,通过跟踪全球制造业的发展趋势,加强政府和企业的合作,从而促进物联网的高速发展。2015年,美国加大资金投入,努力推动智慧城市建设,取得了不错的效果。韩国近期提出了“U-Korea”发展战略,致力于建设智能网络体系。

三、5G 移动网络在物联网中的应用技术

1、SDN/NFV 技术

SDN(Software Defined Network),即软件定义网络,是一种新型网络创新架构,是网络虚拟化的一种实现方式,其核心思想是将网络设备的控制面不数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,使网络变得更加智能。

NFV(Network Function Virtualization),即网络功能虚拟化。通过使用x86等通用性硬件以及虚拟化技术,来承载与用硬件的软件功能,从而降低昂贵的设备成本。

首先,SDN/NFV技术使得网络更加灵活,是5G通讯网络快速发展的良好前提条件。软件控制平面被转移到了更优化的位置,数据平面的控制则被从与有设备上提取出来幵标准化,让网络不应用的革新不再需要升级网络硬件设备。

SDN和NFV结合,通用硬件和高级软件降低了使用与业设备的成本。

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其次,SDN/NFV技术能发挥5G通讯网络管理作用。在SDN/NFV技术的支持下,5G移动通讯技术可以在不其他技术融合的同时构建出5G移动通讯网络基础层、应用层、控制层等,实现移动通信系统中的自动调用功能。SDN/NFV 技术中的分离不转发功能能保持5G 通讯技术在运行过程中处在受控制状态中,通过SDN/NFV技术,在5G通讯网络下构建虚拟网络架构,能高效满足不同移动业务对不同通讯网络提出的各种要求。

2、全频段通讯技术

5G通讯网络不4G移动通讯网络以及其他移动通讯网络相比,已经极大程度地扩大了工作频段。例如4G的工作频段为3GHz,无法满足当前的移动通讯的需求。而5G通讯网络的工作频段已经达到了28GHz 到100GHz。在未来的网络应用过程中,网络通讯的频段范围将不断地得到扩大。高频段通讯技术或者全频段通讯技术的应用可以弥补传统移动通讯中资源短缺的问题,提高移动通讯网络系统的总容量以及网络传输的效率的同时保证了网络承载量。

全频段通讯技术在5G移动网络中的应用,能提高承载量,保证高密度的移动宽带用户和大规模机器通讯性行为的顺利迚行,能够有效推动移动终端实现综合性、微型性、多元化的发展。在5G网络通讯背景的支持下,更多的是使用高频毫米波天线发射信号,该频段频谱资源丰富,具有连续的大宽带,能够有效体现出增益高、设备小型化、网络宽大等优势。虽然目前全频段传输技术还面临着诸多问题,例如损耗大、绕射能力差、相关器件少而贵等等,但是随着现代化电子技术的高速发展,高频技术在不断被完善,高频段通讯技术5G通讯网络中具有良好的使用前景。

3、密集网络技术

第一,密集网络技术通过在网络中引入更多的低功率节点可以实现热点增强、提高系统容量、改善网络覆盖的目的,从而提升5G网络总体性能。第二,密集网络技术能增强网络的灵活性。

密集网络技术在5G移动通讯网络中有两个最主要的体现:一是通过在移动通讯宏基站外侧投放大量的高增益天线来扩大移动通讯的室外空间,这样能够合理的扩大5G移动通讯网络的系统容载量,也能合理的提升5G通讯网络系统的灵活性以及信息处理效率。二是宏基站外侧投放密集网络天线,能够有效推动各个通讯网络之间实现相互协助,从而准确提升各个节点之间通讯的敏锐性和时效性,能够改进各个节点之间的信号比,整体强化网络通讯质量。

所以,在5G移动网络通讯中,合理融合密集网络技术,可以保证移动通信网络三维动态变化,正确扩大网络覆盖面积,优化5G通讯网络信号质量,充分体现出运用移动通讯网络的便利性。

四、5G 移动通信技术对物联网的影响

当5G实现SA(独立组网)模式,实现了对eMBB、mMTC、uRLLC全场景的支持开放网络覆盖面和覆盖强度已达到较大、较高程度,5G将可以促进万物连接。万物能否被有效连接主要取决于连接成本的高低以及连接的复杂程度。在大型的先进的制造工厂中,建设持续运营与使用内部网络,成本和复杂度都不高。但若是在中小微企业、普通居民家庭中建设与使用内部网络,成本和复杂程度会阻挡80%的潜在连接。但5G网络的商用能让万物智联变得寻常。第一,5G移动通信技术能提高网络性能,因此5G移动通信技术能让对网络性能较高的场景真正实现全面商用,例如智慧医疗、智慧能源等。第二,随着5G通信技术的发展,5G的连接密度将大幅度提高,而5G资费则会得到降低。针对智能家电、智能家居等场景,每个设备可在出厂时就开通5G网络连接,用户不用再自行手动连接,即便不使用智能功能,厂商也可以提供主动管理服务。

结束语

5G通信网络技术在物联网中有诸多应用,随着5G通信网络技术的发展,物联网也会得到全方位的变革,不止人们日常生活的联系也会更加全面、紧密。企业也将致力于5G通信网络下物联网产业与人们生活的融合,让生活更智能、更便捷。

参考文献

[1] 李婷,黄飞.浅析5G移动通信技术下的物联网时代[J]. 信息通信. 2018(10)

[2] 马超.5G移动通信技术下的物联网时代[J]. 通讯世界. 2018(09)

论文作者:王如晓

论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期

论文发表时间:2020/1/15

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