基于物聯(lián)網(wǎng)的5G通信技術(shù)分析

時間:2022-05-06 10:17:00

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基于物聯(lián)網(wǎng)的5G通信技術(shù)分析

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)志著萬物物聯(lián)的時代來臨,對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的空間也有了迫切擴展的需求。隨著5G移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生,對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展起到了極大的促進作用。5G移動通信網(wǎng)絡(luò)對未來的工業(yè)智能化,社交工具即時化,通訊網(wǎng)絡(luò)無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,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,讓萬物物聯(lián)的時代加速到來。

一、5G的應(yīng)用場景介紹

第五代移動通信網(wǎng)絡(luò),它的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度目標(biāo)可達1GB/8s,比第四代移動通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸速度有了數(shù)量級的提升。第五代移動網(wǎng)絡(luò)的概念定義中,它的應(yīng)用場景大概有三個,分別是eMBB增強移動寬帶,mMTC海量及其通信,URLLC高可靠低延時通訊。基本構(gòu)成如圖1所示:圖15G的三種應(yīng)用場景eMBB(增強移動寬帶),近幾年隨著智能移動終端的普及,多媒體內(nèi)容的即時傳播成為一種趨勢,對移動寬帶的要求也原來越高,5G的普及會增強移動網(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。mMTC(海量機器通信),為了更好的做到工業(yè)化和信息化深度融合,萬物物聯(lián)的時代已經(jīng)到來。智能家居,智能環(huán)境監(jiān)測,智能安防等基于聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)都需要5g技術(shù)的支撐。uRLLC(高可靠低時延連接),這是5G最獨特的應(yīng)用場景,隨著大貨車無人駕駛的需求、遠程醫(yī)療的需求、工業(yè)4.0概念的提出,都需要數(shù)據(jù)傳輸要低延時高可靠。未來的社會是萬物物聯(lián)的時代,從公眾的日常出行和生活到工業(yè)4.0的普及都會因為5G的到來發(fā)生巨大的改變,5G關(guān)鍵技術(shù)的研究有利于維護這個改變的穩(wěn)定性,為5G的普及保駕護航。

二、基于物聯(lián)時代的5G技術(shù)分析

5G技術(shù)第一階段測試工作已經(jīng)完成,第二階段實施計劃到2020年4月完成,也標(biāo)志著5G時代已經(jīng)來臨。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,即時性更高。4G網(wǎng)絡(luò)是基于OFDMA(正交頻分多址計入)技術(shù)建設(shè)而成,數(shù)據(jù)統(tǒng)計4G的數(shù)據(jù)傳輸速率在每秒百兆比特,峰值可以達到每秒千兆。隨著智能移動終端的普及和社會的業(yè)務(wù)場景的豐富,對移動網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高,4G的無線傳輸速率將不能滿足未來的需求。非正交多址接入技術(shù),是多個地址復(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移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸速率可以達到1GB/8s,相比4G的傳輸速率有質(zhì)的飛躍,對物聯(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途徑衰弱特征,在接收端和發(fā)射端都設(shè)置多個天線,wifi信號通過空間時間處理技術(shù)獲取分機增益或者復(fù)用增益,從而可以提高wifi系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?,穩(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。大規(guī)模天線技術(shù)(MIMO)充分利用實現(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)三個典型應(yīng)用場景的核心技術(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)傳輸過程中數(shù)據(jù)的完整性。研究認(rèn)知無線電技術(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。(4)超寬帶頻譜。物聯(lián)網(wǎng)時代傳輸數(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移動通信網(wǎng)絡(luò)的要求帶寬要能容納未來豐富業(yè)務(wù)場景的需求,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,智能安防,無人駕駛,遠程醫(yī)療等多個涉及到物聯(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移動通訊網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。

三、結(jié)束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,人機之間的互聯(lián),機器之間的互聯(lián),端對端的數(shù)據(jù)傳輸,邊緣計算的運算模式也將成為將來社會發(fā)展的一個趨勢,這對通信技術(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)時展提供了技術(shù)性支撐,對5G技術(shù)的研究也有深遠的意義。

參考文獻

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

作者:計敏翔 單位:中國電信股份有限公司武漢分公司