基于物聯(lián)網(wǎng)的5G通信技術(shù)分析

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摘要：十三五規(guī)劃提出，工業(yè)化和信息化兩化深度融合，這標(biāo)志著萬(wàn)物物聯(lián)的時(shí)代來(lái)臨，對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的空間也有了迫切擴(kuò)展的需求。隨著5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)未來(lái)的工業(yè)智能化，社交工具即時(shí)化，通訊網(wǎng)絡(luò)無(wú)線化等多方面都有積極的作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；5G通信技術(shù)

隨著工業(yè)化和信息化兩化深度融合的進(jìn)一步發(fā)展，特別是近兩年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的提出以及落地，對(duì)通訊技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求。目前，世界通用的通信技術(shù)以4G為主。隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，5G作為基礎(chǔ)技術(shù)地位尤為重要。研究5G關(guān)鍵技術(shù)有助于5G技術(shù)更好更穩(wěn)定的落地，讓萬(wàn)物物聯(lián)的時(shí)代加速到來(lái)。

一、5G的應(yīng)用場(chǎng)景介紹

第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，它的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度目標(biāo)可達(dá)1GB/8s,比第四代移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸速度有了數(shù)量級(jí)的提升。第五代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的概念定義中，它的應(yīng)用場(chǎng)景大概有三個(gè)，分別是eMBB增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，mMTC海量及其通信，URLLC高可靠低延時(shí)通訊。基本構(gòu)成如圖1所示：圖15G的三種應(yīng)用場(chǎng)景eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶），近幾年隨著智能移動(dòng)終端的普及，多媒體內(nèi)容的即時(shí)傳播成為一種趨勢(shì)，對(duì)移動(dòng)寬帶的要求也原來(lái)越高，5G的普及會(huì)增強(qiáng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬，讓信息的傳播不再拘泥于形式和內(nèi)容的大小，讓信息隨處可及成為現(xiàn)實(shí)。mMTC（海量機(jī)器通信），為了更好的做到工業(yè)化和信息化深度融合，萬(wàn)物物聯(lián)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。智能家居，智能環(huán)境監(jiān)測(cè)，智能安防等基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)都需要5g技術(shù)的支撐。uRLLC（高可靠低時(shí)延連接），這是5G最獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景，隨著大貨車無(wú)人駕駛的需求、遠(yuǎn)程醫(yī)療的需求、工業(yè)4.0概念的提出，都需要數(shù)據(jù)傳輸要低延時(shí)高可靠。未來(lái)的社會(huì)是萬(wàn)物物聯(lián)的時(shí)代，從公眾的日常出行和生活到工業(yè)4.0的普及都會(huì)因?yàn)?G的到來(lái)發(fā)生巨大的改變，5G關(guān)鍵技術(shù)的研究有利于維護(hù)這個(gè)改變的穩(wěn)定性，為5G的普及保駕護(hù)航。

二、基于物聯(lián)時(shí)代的5G技術(shù)分析

5G技術(shù)第一階段測(cè)試工作已經(jīng)完成，第二階段實(shí)施計(jì)劃到2020年4月完成，也標(biāo)志著5G時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。本文將分析與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的5G技術(shù)：（1）非正交多址接入技術(shù)。非正交多址技術(shù)主要用于提高5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中采集數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)速度更快，即時(shí)性更高。4G網(wǎng)絡(luò)是基于OFDMA（正交頻分多址計(jì)入）技術(shù)建設(shè)而成，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)4G的數(shù)據(jù)傳輸速率在每秒百兆比特，峰值可以達(dá)到每秒千兆。隨著智能移動(dòng)終端的普及和社會(huì)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景的豐富，對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的要求也越來(lái)越高，4G的無(wú)線傳輸速率將不能滿足未來(lái)的需求。非正交多址接入技術(shù)，是多個(gè)地址復(fù)用的接入技術(shù)，不同于以往的正交傳輸，發(fā)送端是用非正交的傳輸方式，采用非正交多址接入技術(shù)的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳輸速率可以達(dá)到1GB/8s，相比4G的傳輸速率有質(zhì)的飛躍，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。（2）大規(guī)模天線技術(shù)（MIMO）。大規(guī)模天線技術(shù)（MIMO），采用空間通信通道的多個(gè)途徑衰弱特征，在接收端和發(fā)射端都設(shè)置多個(gè)天線，wifi信號(hào)通過(guò)空間時(shí)間處理技術(shù)獲取分機(jī)增益或者復(fù)用增益，從而可以提高wifi系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃裕€(wěn)定性和頻譜利用率，很好的改善通信質(zhì)量，改善了用戶的通訊體驗(yàn)。大規(guī)模天線技術(shù)(MIMO)充分利用實(shí)現(xiàn)中空間的資源，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的前提下，數(shù)量級(jí)的提高系統(tǒng)信息通道容量，所以，大規(guī)模天線技術(shù)(MIMO)成為了5G網(wǎng)絡(luò)三個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景的核心技術(shù)。大規(guī)模天線技術(shù)在空間解碼和空間編碼端提供配置多個(gè)信道的能力，其工作原理圖如圖2下：大規(guī)模天線技術(shù)能過(guò)獲得大規(guī)模應(yīng)用的主要原因是其有復(fù)用增益和分集增益技術(shù)。（3）認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最關(guān)鍵的是保證數(shù)據(jù)采集的正確性和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的完整性。研究認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)有利于5G網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸中保證數(shù)據(jù)的正確性，完整性等特點(diǎn)。（4）超寬帶頻譜。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳輸數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)類型豐富。特別是圖片、視頻數(shù)據(jù)的傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬有極高的要求。通訊領(lǐng)域每隔幾年就要重新分配一下頻譜，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的要求帶寬要能容納未來(lái)豐富業(yè)務(wù)場(chǎng)景的需求，超寬帶頻譜技術(shù)是核心技術(shù)之一，超寬帶頻譜的研究有益于5G通訊網(wǎng)絡(luò)在性能上具有抗干擾性，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高，帶寬極度寬，系統(tǒng)的容納量大，發(fā)射的頻率較低，保密性能好，網(wǎng)絡(luò)傳播距離短抗干擾能力強(qiáng)等。（5）超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。智能家居，智能環(huán)境監(jiān)測(cè)，智能安防，無(wú)人駕駛，遠(yuǎn)程醫(yī)療等多個(gè)涉及到物聯(lián)技術(shù)的行業(yè)數(shù)據(jù)的傳輸都要依賴5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。要求網(wǎng)絡(luò)性能高，結(jié)構(gòu)適應(yīng)多種應(yīng)用，超密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究能更好地支撐5G移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，人機(jī)之間的互聯(lián)，機(jī)器之間的互聯(lián)，端對(duì)端的數(shù)據(jù)傳輸，邊緣計(jì)算的運(yùn)算模式也將成為將來(lái)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，這對(duì)通信技術(shù)的要求也逐步提高。5G通訊網(wǎng)絡(luò)概念提出，為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)展提供了技術(shù)性支撐，對(duì)5G技術(shù)的研究也有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]丘鼎.5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)探討[J].通訊世界,2017(12):92-93.

作者:計(jì)敏翔 單位:中國(guó)電信股份有限公司武漢分公司