浅谈5G网络架构下物联网发展的机遇和挑战

    【摘? 要】近年来，我国的经济和社会发展十分迅速，也给通讯技术的发展带来了新的机遇，5G技术已经逐渐普及，给人们的通信带来了更多的便利，随着5G时代的到来，网络社会也呈现新的发展态势，进一步推动了我国的信息化发展，5G时代是在4G网络基础上产生的，网络的基本结构还是采用传统的设计，但是在容量以及传播速度上却是有了更大的提升，5G利用一系列关键的技术，为我国各行各业数字化和智能化的发展奠定了基础，对社会经济的支持能力也逐渐提升，让人们的生活和学习以及工作方式都在一定程度上发生了变化，同时也给物联网的发展带来了一定的机遇和挑战。论文就5G网络架构下物联网发展的机遇和挑战做出了详细的论述，供相关部门参考和借鉴。

    【Abstract】In recent years， the economic and social development of our country is very rapid， which also brings new opportunities to the development of communication technology. 5G technology has been gradually popularized， which brings more convenience to people's communication. With the arrival of the 5G era， the network society has also presented a new development trend， which has further promoted the development of information technology in our country. 5G era is generated on the basis of 4G， the basic structure of the network is still using the traditional design， the basic structure of the network still adopts the traditional design， but its capacity and transmission speed have been greatly improved. 5G uses a series of key technologies to lay the foundation for the development of digitization and intelligence in all walks of life in China， and gradually improves the support ability of social economy， which makes people's life， learning and working style change to a certain extent. At the same time， it also brings some opportunities and challenges to the development of the internet of things. This paper makes a detailed discussion on the opportunities and challenges of the development of the internet of things under the 5G network architecture， hoping to provide some reference for relevant departments.

    【關键词】5G网络构架;物联网;机遇;挑战

    【Keywords】5G network architecture; internet of things; opportunity; challenge

    【中图分类号】TN918? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2020）08-0142-02

    1 引言

    5G就是第五代移动通信网络，较4G来说具有更大的优势，能够为各行各业的智能化发展提供便利的条件，5G打破了4G通信的弊端，优化了网络的能耗和连接数量等，能够最大限度地满足人们对于网络的需求，同时，5G网络的到来让物联网的发展也面临着一些新的挑战和机遇，在实际的发展过程中也需要运用一些关键技术来支撑5G的普及，这就需要在实际的发展过程中从不同的方面根据实际的情况进行完善和应对。

    2 5G的概述

    2.1 什么是5G

    5G是数字蜂窝网络，是最新一代的蜂窝移动通信技术，是4G技术的延伸，各行各业对于移动通讯技术的需求不断提高给5G技术的发展提供了便利，移动通讯以及互联网技术的发展，导致移动数据流量的迅速增长，给网络带来了严峻的挑战，5G网络的最主要优势在于数据的传输速度较之前的网络通信技术来说有了一定的提高，另一方面，网络延迟性能有了提升，响应时间也变得更快[1]，还能够提高系统容量和大规模设备连接。另外，5G网络不仅能够为手机的服务提供便利，还能够为家庭以及工作的正常办公提供网络基础，与目前广泛使用的有线网络相竞争。

    2.2 5G网络的特点

    ①速率的最大值要能够达到Gbit/s的标准，从而能够满足高清视频和虚拟现实等一些大数据量的传输。②在连续广域覆盖和高移动性的基础上，用户的体验速率达到了100Mbit/s。③流量的密度以及连接数的密度都有了大幅度的提升。④空中的时延水平在1ms左右，能够满足自动驾驶、远程医疗等一些实时的应用需要。⑤网络容量有了大幅度的提升，能够提供千亿设备的连接能力，从而满足物联网通信的需要。⑥系统的协同化、智能化的水平有所提升，主要表现为多用户、多点、多天线、多摄取的协同组网，以及网络间灵活地自动调整。⑦频谱效率要比LTE提升10倍以上。

    3 物联网概述

    物联网到底是什么呢？通常来说就是通过网络的形式来将物和物进行充分地结合的一种形式。物联网从技术层面上来进行分析的话，就能够看到实际是从物体中加入些比较高科技的新型感应的芯片，从而来提升物联网的智能化和信息化的水平，并且利用网络的优势，来实现物与人之前更为密切的沟通。另一方面，物联网的出现和进一步的应用，让物物相连的目标也得到了初步的实现，能够促进世界上信息资源的共享，从目前的发展状况来看，物联网技术的发展已经成为新兴技术的重要内容，并且在计算机科技的进一步推动下，物联网技术的进一步发展也推动了我国经济的发展，涉及我们生活的方方面面。

    4 5G网络架构下物联网所面临的挑战

    4.1 对数据速率的要求

    首先对于聚合数据速率来说，主要指的是网络所能够提供的数据服务总量，5G的要求是能够在4G的基础上，达到1000x5G的指标;另一方面，對于边缘的速率，也就是在网络运行的范围之内，用户期望达到的最差的数据速率，具有现实价值，在5G环境下，要求达到1Gbps，但是这一标准需要满足95%甚至更多的用户，在实现上存在比较大的难度，需要达到的技术提升也具有比较大的挑战性，尤其是还具有很多方面的限制性。最后，在峰值速率方面也需要很大程度的提升，能够不受网络配置的限制，最大限度地获取最佳数据速率。

    4.2 5G可用频谱面临的挑战

    移动通信的发展还面临着频率的挑战，中国目前所使用的是低频段的6GHz部分，这类频率虽然布局比毫米波好，但是也有其弊端，主要表现在带宽比较窄，电信和联通的宽带都获得了100MHz，峰值的速率达到了1.4Gbit/s，电信和联通联合建网也仅为200MHz带宽，峰值的速率不高于3Gbit/s，对于中国的移动网络来说，有260MHz，峰值的速率不到5Gbit/s。5G的理论峰值有20Gbit/s，需要工作在毫米波频段并且要占用800MHz的载频。毫米波频段用于5G对于中国来说还存在比较大的难度，因为我国目前毫米波频段有雷达和卫星等方面的应用，在频率的协调方面以及器件方面都面临着较大的问题，带宽虽然宽但是传播条件不好，导致用户的体验不好，如果与美国进行协调的话，也可能需要很长一段时间甚至需要几年才可能协调[2]。

    5 5G网络在物联网中的应用技术

    5.1 超密集异构网络技术

    为了保证5G网络的正常发展，必须减小小区半径，增加低功率节点数量，所以说超密集异构网络成为未来5G时代的网络社会提高数据流量的关键技术。这样密集的网络部署能够拉近终端和节点间的距离，从而能够让网络的公路和频谱的效率得到大幅度的提升，另一方面也扩大了网络的覆盖范围，进一步扩展了系统的容量，虽然超密集异构网络技术在5G中有很大的发展前景，但是还是会经常出现系统不兼容的问题。在5G网络的技术发展中，必须要解决的一个问题就是系统之间的干扰问题，目前所拥有的干扰协调算法只能够解决单个的干扰源，但是在5G中，需要同时解决多个干扰源，这就导致目前的协调算法无法解决这一问题。在超密集网络中，密集地部署让小区边界的数量大幅度提升，再加上形状的不规则，就会产生一些频繁复杂的切换。这时候为了满足移动性需求，就必须要出现新的切换算法。总的来说，5G时代的到来的主要是大宽带、高频段，运用更加密集的通信网络技术、方案，能够不断地优化通信的效果，满足用户对于通信技术的应用需求。

    5.2 智能化技术

    在目前以及日后的发展中，5G网络不仅能够为人们的生活和科技发展提供更加多元化、个性化的服务，还将会为更加复杂的数据提供传输网络。因此，5G网络在本质上，其核心其实是由超大服务器组成，且拥有超强计算能力的云计算平台。5G能够利用交换机网络以及其他设备进行与其他基站的对接，从而更好地处理高密度、高精度的实时数据，并且将数据按照不同的规则进行分类处理。另外，如需更复杂的网络业务服务，就需要进一步提升设备的智能化水平，故而智能化技术也属于5G技术的核心技术。

    5.3 全频段的通信技术

    目前通信技术获得了进一步的发展，现在我们已经出现和使用的4G网络和其他的一些类型的信息和通信网络已经无法满足我们实际的需求，为了能够有效地缓解这一情况，在5G网络的发展和使用过程中，就能够通过利用一些高频率和全频段的通信技术来满足人们的需求，同时还能够有效地解决一些频谱资源不够的问题，这样能够最大限度地促进整个5G网络系统的发展，还能够提升传输的整体效果。

    6 结语

    综上所述，5G网络给物联网的发展带来了新的机遇和挑战，从目前的发展情况来看，5G网络在物联网中的应用技术还比较多，而且还面临较大的挑战，所以说在物联网以后发展中要针对这些挑战制定有针对性的措施，从而能够不断地完善5G网络和物联网的发展，能够不断地克服困难，推动5G与物联网的共同发展，推动经济全球化进程。

    【参考文献】

    【1】杨万辉.5G通信技术背景下物联网应用发展[J].通讯世界，2019，26（12）：121-122.

    【2】王炯.5G网络架构下物联网的发展分析[J].信息与电脑（理论版），2019，31（22）：156-158.

    【3】刘志科，李潭芳.浅谈5G网络架构下物联网发展的机遇和挑战[J].广西通信技术，2018（04）：17-21.

    【作者简介】邢学华（1980-），男，天津人，工程师，从事校园信息化研究。