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【摘要】物聯網是現代通信技術的產物，5g通信技術低時延、低功耗、高可靠的特點會對物聯網的發展起到良好的促進作用，將會推進物聯網在工業上的“兩化融合”，使得遠程醫療、自動駕駛、物流自動化管理、家用電器集中管理、安防監控、農業自動化等方面得到快速應用。本文主要介紹了物聯網和移動通信技術的發展，重點闡述了移動通信技術在物聯網中的應用，并對其未來發展提出了展望。
【關鍵詞】5G;通信技術;物聯網;應用
引言：
隨著人們對傳輸信息的要求提高和社會移動通信技術的發展，從早期的2G、3G到4G，中國移動網絡經歷了三十多年的快速發展。2019年6月6日，工信部正式5G牌照，三大通信運營商和中國廣播電視網絡有限公司均獲牌，這意味著中國正式進入5G移動通信技術時代。5G移動通信的特點為低時延、低功耗、高可靠性，其使得網絡的速度得到快速提升。與此同時，在網絡中也融入了巨大數量的終端，實現了物聯新技術。網絡的發展將加快未來工業上的“兩化融合”、遠程醫療、自動駕駛等物聯網的誕生和普及。
一、定義
1.15G通信技術概述
2G、3G都提供語音服務與數據業務，只是速度較低，4G還提供寬帶業務。2012年，ITU開始進行制定5G標準的早期研究與計劃工作。5G網絡屬于數字類型的蜂窩網絡。蜂窩是指通過劃分供應商所覆蓋的服務區所得到的小范圍地理區域。在蜂窩區域中的所有5G設備可以通過本地天線陣、低功率自動收發器/發射機/接收機與蜂窩中的無線電波進行通信。在無線回程連接和高帶寬光纖的作用下，使得本地天線與互聯網和電話網絡得以連接。和目前使用的大多的手機相同，在用戶從現處的蜂窩區域到一個新的蜂窩區域，用戶所攜帶的無線設備也會隨之變換到新的蜂窩網絡中。5G網絡的優勢主要在于擁有超快的連接速度、較低的網絡延遲。由于5G網絡數據傳輸快、寬帶化、綜合化、智能化的特點，5G網絡的競爭力不僅僅只是體現在手機的無線服務中，同時也對有線網絡有較強的競爭力，如大眾家庭及辦公網絡環境。
1.2物聯網概述
物聯網是指嵌入式物理設備,具有計算機化系統，如華為的鴻蒙操作系統；通過智能感知、識別技術、5G通信技術等聯接于網絡。并根據外界環境變化自動感知，與其它多個設備交換數據，并響應其它設備的指令完成指定動作[1]。物聯網的每一個設備都需要由兩部分組成。一是網絡設備，即通過5G技術接入網絡。任何一個物聯網設備都離不開網絡。二是智能手機或移動終端，每個物聯網終端都需要另外一個或多個設備進行通信才能正常工作。當我們使用智能手機控制物聯網設備時，必須在手機上安裝相應APP程序。物聯網會對人門的帶來方便快捷安全的生活體驗，可以涉及健康醫療、工業制造、交通運輸、科學農業等各個方面。
二、5G技術在物聯網應用的優勢
5G通信的主要優勢體現在能夠提高數據速率、系統容量和大規模設備連接、減少延遲、節省能源、降低成本。
2.1信號覆蓋面廣
5G通信技術采用massiveMIMO的配套技術：波束管理。massiveMIMO帶來的是天線增益增強，并沒有因為移動通信的載波頻率變得越來越高而覆蓋范圍變??；華為提出了“上下行解耦”的解決方案。這個方案可以簡單理解為“下載用5G，上傳用4G”。下載的時候基站通過加大功率，增強5G頻段的傳輸距離和穿透能力，上傳的時候就用4G頻段，其頻率相對較小，可以保證較長距離的穩定傳輸。這樣就能保證更多的用戶連續穩定地接入網絡。
2.2接入設備容量高
5G采用超密集異構網絡，未來無線網絡將部署超過現有站點10倍以上的各種無線節點，并且支持在每平方公里范圍內為25000個用戶提供服務。密集部署的網絡拉近了終端與節點間的距離，使得網絡的功率和頻譜效率大幅度提高，同時也擴大了網絡覆蓋范圍，擴展了系統容量[2]。
2.3延時低和可靠性高
時延指的是數據包從發送端到接收端所需要的時間。5G網絡模式為NSA（獨立組網）的情況下較4G有著一定優勢。而在SA（獨立組網）的情況下5G網絡模式在低延遲方面相較4G網絡模式有著質的飛躍，即更低的延時。理論網絡延遲低于1毫秒。低延時使接入端點的狀態信息及時傳遞到網絡，為目標的智能運算及接下來的指令的可靠性提供保障[3]。
2.4接入設備的低功耗
考慮了物聯網應用的蜂窩網絡技術，低功耗是其最大的優勢之一。在以往的蜂窩技術中，其主要是應用于每天需充一次電的手機。隨著網絡的更新，反而新的一代手機比上一代耗電更加多。但在5G網絡環境中，針對于只需要發送較少量的無線設備，則可以減少其負載，從而有限降低能耗。功耗的降低，對物聯網設備的使用和物聯網的發展有非常巨大的益處。在物聯網的部署和解決過程中，較小的設備具有較強的靈活性，與此同時延長了設備的使用壽命，這就意味著設備可以在現場停留更長時間，減少了昂貴的維護費用。
三、5G通信在物聯網中的應用
5G技術的發展日漸成熟，在物聯網的發展中，5G所具有的優異的性能提供了更好空間，同時在人類的生活上也帶來巨大的便利性。接下來通過對5G通信技術的特點，主要闡述其在遠程醫療、自動駕駛和自動化物流管理中的應用。
3.1遠程醫療
現今在我國，醫療資源的分布十分不平衡，華東的經濟發達城市擁有十分豐富的醫療資源，而在我國的中西部及邊遠地區，醫療資源則較為薄弱，跨區醫療難度大。5G通信技術和物聯網結合實現遠程醫療，可以克服地域限制，成為解決醫療資源不平衡的途徑之一。5G技術可以實現實時信息共享、遠程會診、遠程醫療教學、實時健康監控、遠程手術等，可以有效地促進醫療領域的改革與進步[4]。臨床上廣泛使用的系統包括醫院信息系統、實驗室（檢驗科）信息系統、以及圖像存儲系統。信息系統內存儲的信息可以通過5G通信訊技術實現對醫學信息的采集、傳輸、處理、存儲和查詢，進而對遠程患者做出治療、診斷、保健、會診。甚至在一些具備硬件設施的醫院可以實現遠程手術。例如2018年12月18日，解放軍總醫院第一醫學中心利用5G網絡，遠程無線操控機器人床旁系統，成功進行了肝小葉切除手術。
3.2自動駕駛
無人駕駛技術的普及將徹底改變城市交通的管理方式。當所有車輛都由各自的處理單元控制而非人類駕駛，所有車輛就需要一個統一的交通管理中心來實現高效的車輛調度。要實現這個功能，首先有兩個基礎性的問題要解決。一是在整個行駛路段，車輛始終處于信號覆蓋和有效連接中。這要求5G信號覆蓋面廣，接入容量高，不會出現局部接入設備飽和狀況。二是5G要實現自動駕駛，汽車需保持適當的速度和足夠的安全距離，以便對運行狀況有足夠的反應時間。車輛在行駛中，需將環境信息通過通信網絡快速反映到交通管理中心，交通管理中心對定位信息、導航信息和環境信息經計算，將指令無延時發送到車輛，不間斷的指揮車輛完成全程路線。這些高效率，低延時，高密度的信息傳輸，都需要5G通信[5]。
3.3物流自動化管理
物流自動化包括運輸、儲存、保管、包裝、裝卸、搬運、配送、物流信息等要素，是利用5G通信技術、物聯網和AI技術，通過對實時物流信息的采集為企業產品物流跟蹤系統提供數據來源，進而實現車輛人員自動化管理。其完成的主要功能為：訂單管理、智能調度、在途跟蹤、回單管理、自動計費、自動對帳結算、和倉庫的智能管理。倉儲環節，通過識別物體的形狀，實現倉庫空間的合理利用。在發運環節，實現商品自動分揀、包裝提升效率。在5G的支持下，搬運機器人之間實現互聯，極大的提高了工作效率，并將貨損率降到了最低。5G網絡的全程覆蓋，信息的高速傳輸，可使整個運轉過程實現視頻監控實時跟蹤，實現物流信息的高效管理。通過5G通信與物聯網的結合，可實現配送路線的合理規劃，保證物品高效、以最佳路線配送到客戶指定地點，并通知領取。
四、總結
5G技術的信息傳輸高速率、信息接收低時延、接入端的大容量等特點為物聯網的高速發展奠定了堅實的基礎，5G移動通信技術應用加速物聯網的發展，越來越受到世界的廣泛關注。近些年5G通信技術在物聯網的應用也引起我國相關部門的重視，并逐步加大5G通信技術物聯網在遠程醫療、自動駕駛、物流自動化管理、家用電器集中管理、安防監控、農業自動化等方面的應用，這必將改善我們的生活。
參考文獻
[1]許敏,劉亞輝.物聯網技術體系架構[J].數字通信世界,2015(12):43-47.
[2]楊宇辰,劉長江,陳星屹.5G通信中數據傳輸的可靠性分析[J].電子制作,2017(2):51-51.
[3]郭建波.試論5G通信中數據傳輸的可靠性[J].中國新通信,2017,19(9):13-13.
[4]遲梁,蔣俊杰.5G通信場景與技術分析[J].移動通信,2015(15):88-93.
[5]袁周陽,李超杰.5G通信技術應用場景及關鍵技術探討[J].信息通信,2017(7):260-261.
作者:張博文 單位:深圳市鹽田高級中學