陈坤
摘要：随着5G通信技术的日益普及，人们的生产生活逐渐朝着智能化发展。物联网的基本理念为物与物之间、物与人之间信息的实时采集，从而实现便利化的管理与控制。由此可知，物联网是能够让5G通信技术诸多优势发挥到极致的平台。基于此，文章分析了5G通信技术的优势以及物联网形势下该技术的应用现状，并就5G通信技术的发展策略进行讨论，以供参考。
关键词：物联网；
5G通信技术；
产业升级
中图分类号：TP391 文献标志码：A
0 引言
当前，信息技术随着通信技术的发展而不断进步。物联网的诞生使得人类社会迈入了万物互联的时代，人们的智能化生活水平逐渐提升。在物联网形势下，5G通信技术的应用能够使物联网更加智能化，并在多个领域中发挥重要的作用。5G通信技术具有速率快、覆盖广、功耗低等诸多优势，与万物互联的发展趋势相契合，因此，对物联网形势下的5G通信技术进行研究具有很强的现实意义。
1 各行业通信应用现状分析
1.1 仪器仪表行业
在当前形势下，仪器仪表行业的发展处于智能化的初步发展阶段，仪表读数的准确性大幅度提高。然而，在测量方面，在传统的计量模式下，计量工作仅仅为数据的测量与校正，仪器仪表中的信息难以实现有效共享，使得计量工作的效率没有得到实质性的提高。同时，在测量的过程中，读数的保存往往为手动记录的方式，这导致了保存数据的准确性无法得到有效保证，且易造成数据丢失。此外，电表、水表、燃气表等生活类仪表仍采用专人检查读数并记录的方式，使得数据读取不准或数据记录不全等问题的发生概率较大，导致相关企业的财务风险也相应增大。以上问题发生的原因主要为仪器仪表在测量的过程中，数据缺少有效的远程互联互通方式，导致许多测量方面的工作仍需要人工进行处理，数据无法得到高效利用。因此，需要行之有效的技術来简化这一步骤，从而能够使仪器仪表的工作方式与效率得到优化，进而促进仪器仪表行业的创新发展。
1.2 教育行业
在教育行业，目前大多数学校仍采用传统的校园网络模式，导致教育工作、学生管理等工作的效率无法有效提高。具体表现为：（1）在教学资源方面，校内资源没有进行数字化升级，纸质资源仍占据绝大多数的比例。对于大多数学生而言，这些资源不具有吸引力，学生很难通过这类资源进行自我提升，他们通常使用智能手机等移动互联网设备来进行自我补充。因此，学校有必要随着时代的发展，将校内资源的获取方式进行智能化升级，并通过互联网技术提供线上资源，从而能够使校内资源为学生提供有效帮助。（2）在学生管理方面，校园的学生管理工作根据类别的不同分为多种管理系统，如学生服务、学生后勤、教学管理等方面使用了不同的系统，且这些系统通常无法进行资源共享与数据互通，使得学生管理工作的复杂度提升，导致工作效率与工作质量无法保证。
1.3 交通行业
虽然，4G通信技术能够实现对初级无人机的操控与应用，然而，该技术仍然无法对高级无人机起到较好的效果。无人机主要分为个人应用型无人机与行业应用型无人机。其中，在个人应用型无人机方面，传统的4G通信技术无法完全实现对大量数据的实时传输。无人机没有得到更为广泛使用的原因便在于4G通信技术仍未满足延迟与速度等方面的需求，因此，需要更为先进的技术来解决这一问题。在驾驶方面，目前，电子辅助驾驶技术的可靠性仍不够高，相关安全问题发生次数较多。与无人机的问题类似，发生这类问题的原因主要为数据传输速率较低、网络延迟较大以及AI的智能化程度不高等。因此，随着物联网与5G通信技术的发展，将二者的优势进行融合，可以有效解决相关问题。
2 物联网形势下5G通信技术的应用现状
2.1 SDN/NFV技术
网络是5G通信技术得以连接的重要基础，因此，5G通信技术的开发和拓展与网络的关系较为密切。其中，SDN/NFV技术为软件定义网络与软件功能虚拟化，能够使多个程序实现自动化运行。随着自动化运行效果的逐渐提升，程序的运行效率也随之提高，使得企业的开发成本与运行成本得到了节省。在5G网络技术的拓展过程中，SDN/NFV技术能够被应用于各类系统的开发，代替了人工系统配置，并构建虚拟网络架构，使得物联网形势下5G通信技术的应用效果得到加强［1］。SDN/NFV技术如图1所示。
2.2 密集网络技术
与4G通信技术相比，5G通信技术能够提供数千倍的流量。通过对5G通信技术的利用，多种无线接入技术能够得到有效联系，然而，其整体覆盖范围不大，导致其无法开展更加细小的分割工作，因此，要 对密集网络技术加以应用。其一，可以将大量天线设置在宏基站的外部，使室外空间得到充分拓展，从而不但能够使系统的容量得到提升，还能够提高系统的灵活性。其二，密集网络可以在室外部署，使得各个网络节点能够进行互相协作，从而保证相邻节点数据的准确传输。密集网络技术的基站布置方案如图2所示。
2.3 全频段技术
在4G通信技术的应用中，主要的运行频段为3 GHz，由于频段不全，导致该通信技术的应用效果不佳。而在5G通信技术的应用中，不但频段得到了增加，还可以运用全频段技术，使频段不全的问题得到有效解决，不但使网络系统容量得到增加，还使网络传输的速率得到进一步提升。就现状而言，虽然我国的全频段技术仍处于初级阶段，但是我国拥有丰富的频段资源，使得小型化天线设备得到了应用，提升了天线的工作效能，从而使物联网得以轻量化发展。
2.4 D2D技术
D2D技术又称终端直通技术，能够实现两个同级用户节点的直接通信。通过对D2D技术的使用，通信用户会形成分散性的网络，各个用户节点均能够对信号进行接收与发送，并实现消息的自动转发。在该技术的应用中，用户会对某一共用资源进行使用，并通过共用资源在网络中提供更多的资源，其他用户可以不经过任何介质直接对共用资源进行访问，使得每个用户节点均起到服务器与客户端的双重作用。在物联网应用场景中，D2D技术能使万物互联的过程得到简化，使得大量的数据信息能简便地得到访问。
3 5G通信技术的优势
3.1 速率快
随着无线通信技术的发展，传输速度与带宽方面也得到了不断增强。与4G通信技术相比，5G通信技术要求更高的基站峰值速率，为20 Gb/s以上，使得人们能够拥有更加舒适的上网体验，如可以实时查看高分辨率图片以及4 K/8 K高画质视频等，并进一步满足人们的通信需求，如高清视频通话等。同时，在互联网形势下，5G通信技术因其速率快的优势，能够大幅度缩短物与物之间、物与人之间的信息传输时间，使得万物互联的操作更加自然［2］。
3.2 覆盖广
无线通信的覆盖面积决定了物联网智能信息的服务质量，5G通信技术具有覆盖广的优势，并且，不受环境与位置等因素的限制，因此，5G通信技术能够在山区、森林等地区实现信号覆蓋。在信号覆盖广的基础上，5G网络的延时较低，通常为1 ms以内，使其在保证覆盖广的同时，提升了传输的有效性，因此，5G通信技术能够在延时要求较高的行业中应用，如仪器仪表实时数显、远程医疗等。
3.3 功耗低
随着无线通信技术的普及，越来越多的设备与无线网络产生连接，使得基站在运行时的负荷逐渐增加。在前代无线通信技术中，基站的耗电量相对较高，而随着5G通信技术的发展，能够根据信号覆盖范围，实现基站设备的精细化选型与设计，从而减轻基站的运载负荷，降低基站的功耗。同时，通过利用5G通信技术，复数通信设备能够在基站低功耗运行的前提下实现同时运行，使物联网系统的运行质量与运行效率得到提高。
4 物联网形势下的5G通信技术的发展策略
4.1 在仪器仪表行业方面的应用
在物联网的形势下，5G通信技术能够促进仪器仪表行业的转型发展，使得物联网计量行业应运而生。在物联网与5G通信技术的发展过程中，计量工作逐渐从手动、机械性测量转变为在线测量与智能测量。在数据的校准方面，通过5G通信技术的应用，能够实现在线实时校准，校准参数也得到了极大丰富，使得校准工作从独立的仪器校准转变为系统综合校准。物联网5G通信技术时代下的仪器仪表行业的发展特征主要有以下几个方面。（1）仪器仪表通过5G网络与物联网能够实现速率快、稳定性强的远程在线校准，使得仪器仪表在全使用周期内均保持数据的准确状态，并且，通过将数据在云端进行上传，能够使仪器仪表的计量数据具有可追溯性，用户能够随时随地查看使用数据。（2）仪器仪表产品的标识能够通过物联网与5G通信技术在工业互联网中进行识别，从而使计量工作的安全性得到有效保证。（3）在民生方面，如电表、燃气表、水表等仪器仪表的使用中，将传统的仪表更换为物联网智能仪表，能够有效避免人工计量的误差，节省了人力资源的成本，促进了相关行业经济效益的提升。
4.2 在教育行业方面的应用
与传统的校园网不同，将物联网与5G通信技术进行结合，能够实现学生管理、教育教学等方面的智能化、便捷化发展。物联网形势下5G通信技术应用中的智慧校园系统的基本组成为智慧型资源、智慧型基础设施、教育大数据中心、信息门户以及智慧校园应用系统。其中，智慧型资源包括智慧型课程与教材、高清晰度的视频交互资源以及裸眼3D资源、仿真资源等新型资源。智慧型基础设施包括智慧型教学楼、教研室、实验室、图书馆、宿舍以及生活设施等。教育大数据中心应具有多模态、可视化等多种数据分析模式，并加入智慧决策功能。智慧校园应用系统包括学生、教师、安全、后勤、评价、服务等多个模块。将物联网与5G信息技术进行多网结合，能够将数据信息、业务办理、资源服务等多方面进行互联互通，从而实现由内到外的校园智慧化水平提升。同时，对教育大数据中心进行科学合理应用，能够提升智慧校园用户的体验感受，智慧校园系统能够基于用户的体验反馈，加入人工智能模块，对当前的系统模式进行智能化改进，从而实现校园功能的进一步智能化发展［3］。
4.3 在交通行业方面的应用
5G因其带宽大、传输速率快、延迟低的优势，使得数据实时传输的问题得以解决，促进了个人应用型无人机的进一步发展。在5G通信技术的加持下，个人应用型无人机能够实现高清航拍图像数据传输。无人机操控者可以在无人机上安装360°摄像头，并利用5G网络进行视频拍摄、直播等，使5G终端持有用户能够即时感受到视频或直播中所呈现的场景。无人机操控者也能够在低延迟中对无人机进行实时控制，使得无人机的可玩性大幅度增加。在行业应用型无人机方面，通过5G通信技术的应用，能够实现多项便捷性功能。首先，关于无人机的物流运输服务，通过为无人机设定程序，使其能够智能定位巡航或手动操控，能够快速、准确地将货物运送到目的地。与传统的陆上运输方式相比，无人机运输不受地形限制，运送效率大为提升。其次，在农业方面，相关工作人员可以对无人机的负载进行个性化配置，使植物保护实现机械化发展。通过5G通信技术的应用，无人机能够与数据中心之间进行实时数据交换，数据中心的云平台能够及时收集并分析无人机采集的数据，从而进行智能化远程植物保护。最后，在地理行业中，使用5G通信技术的无人机能够对周围的地理环境实时进行数据采集与建模，便于工作人员直观地获取地理情报。无人机将建模数据上传到云平台，能够对同一地区不同场景下的数据进行对比，使得地理数据的有效性得到加强，并应用于城市的规划与改扩建以及科研与教育方面。
5G通信技术与物联网的融合还可以应用于智能驾驶与车辆联网建设方面，使得汽车行业的互联网建设得到极大发展。目前，通过5G通信技术能够实现汽车从终端到云端的实时数据传输，从而有助于自动驾驶的发展，车辆内部的软件功能也能基于云端进行模块化设置。按照通信方向划分，自动驾驶主要包括用户到基站和基站到用户两种。其中，用户到基站通信方向的自动驾驶需要对长度、距离比特位进行测量并确定。为此，需要在车内与车外安装多种距离传感器、相位传感器等，从而能够准确判断当前车辆的运行情况以及周围的交通情况，并将其实时上传到云端。具体的表达式为：f（x）=（x-a）/（b-a），a≤x≤b。
基站到用户通信方向在分布上与用户到基站通信方向相同，主要应用于路线导航以及路况的反馈方面，并负责紧急情况的智能应对。因此，在物联网的形势下，将5G通信技术应用于智能驾驶方面，能够保障车辆驾驶的智能化与安全化，从而能够使技术真正为人所用。
4.4 在其他行业方面的应用
在物联网形势下，对5G技术加以应用，能够将5G覆盖广、延迟低、速率快等诸多优势发挥出来，实现人与人之间的实时沟通。在医学方面，该技术能够应用于远程医疗，已有多项成功案例。例如，在多方机构的合作下，我国通过5G通信技术开展了一项动物外科手术试验。外科医生通过5G网络传输的高清画面與低延迟信号，远程操控50 km外的手术机器人，并成功通过机器人手中的手术刀切除了实验猪的肺小叶。在实验取得圆满成功后，多方机构又通过相互沟通与协作，利用5G通信技术成功为一名帕金森患者植入了脑起搏器。将5G技术与互联网进行有机结合，患者无须亲自前往医院便可以问诊，极大地促进了医院系统的高效运转［4］。
无线机器人控制与远程医疗的应用类似，主要是对机械设备进行远程控制，从而提高操作效率，保障机械设备操作人员的安全性。目前，我国无线机器人在机械设备智能控制方面的重点为数据采集，只有采集正确的数据，才能将信息通过控制单元传递给机械设备的操作人员，使操作人员能实时查看设备的运行状态。同时，通过云端采集数据，能及时对机械设备进行改进或维修，使其能够保证长期稳定的运行。
5 结语
总而言之，随着物联网的发展，社会对无线通信技术提出了更高的要求。5G通信技术凭借速率快、覆盖广、功耗低等优势，为物联网的大规模应用提供了有效助力。在5G网络技术的应用中，传统的工作与生活方式得到了改革与创新，物联网应用的有效性也随之提高，并使网络实现安全化、高效化发展。虽然，5G相关的应用场景仍处于探索阶段，但是，随着技术的进一步发展，其应用前景将会更为广阔。
参考文献
［1］林美玉.5G网络赋能物联网安全［J］.中兴通讯技术，2022（10）：1-7.
［2］张富琴.5G网络在物联网中的应用研究［J］.产业创新研究，2022（18）：61-63.
［3］包力泰.5G通信技术背景下物联网应用发展［J］.中国传媒科技，2022（8）：92-94.
［4］谢广耀.5G通信技术与物联网的融合与发展［J］.网络安全和信息化，2022（8）：4-6.
（编辑 沈 强）
Research on the application of 5G communication technology under the situation of the Internet of Things
Chen Kun
（Sanchuan Smart Technology Co.， Ltd.， Yingtan 335000， China）
Abstract： With the increasing popularity of 5G communication technology， peoples production and life gradually develop towards intelligence. The basic concept of the Internet of Things is the real-time collection of information between things and between things and people， so as to realize convenient management and control. Therefore， the Internet of Things is a platform that can bring many advantages of 5G communication technology to the extreme. Based on this， this paper briefly analyzes the advantages of 5G communication technology and the application status of this technology under the situation of the Internet of Things， and discusses the development strategy of 5G communication technology for reference.
Key words：
Internet of Things; 5G communication technology; industrial upgrading