工信部部长苗圩在2019年博鳌亚洲论坛上表示:“5G应用将有80%用于物与物之间的通信。”如果说4G以及之前的蜂窝通信网络是为“人联”而存在,那么5G就是为“物联”而生。作为中国物联网传感器标准委员会委员的缪圣凯先生也认为5G移动通信技术对物联网的发展与变革具有重大的推动作用。

一、5G移动网络在物联网中的应用技术

SDN/NFV技术

SDN(Software Defined Network),即软件定义网络,是一种新型网络创新架构,是网络虚拟化的一种实现方式,其核心思想是将网络设备的控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,使网络变得更加智能。

NFV(Network Function Virtualization),即网络功能虚拟化。通过使用x86等通用性硬件以及虚拟化技术,来承载专用硬件的软件功能,从而降低昂贵的设备成本。

首先,SDN/NFV技术使得网络更加灵活,是5G通讯网络快速发展的良好前提条件。软件控制平面被转移到了更优化的位置,数据平面的控制则被从专有设备上提取出来并标准化,让网络与应用的革新不再需要升级网络硬件设备。SDN与NFV结合,通用硬件和高级软件降低了使用专业设备的成本。

其次,SDN/NFV技术能发挥5G通讯网络管理作用。在SDN/NFV技术的支持下, 5G移动通讯技术可以在与其他技术融合的同时构建出5G移动通讯网络基础层、应用层、控制层等,实现移动通信系统中的自动调用功能。SDN/NFV技术中的分离与转发功能能保持5G通讯技术在运行过程中处在受控制状态中,通过SDN/NFV技术,在5G通讯网络下构建虚拟网络架构, 能高效满足不同移动业务对不同通讯网络提出的各种要求。

全频段通讯技术

5G通讯网络与4G移动通讯网络以及其他移动通讯网络相比,已经极大程度地扩大了工作频段。例如4G的工作频段为3GHz,无法满足当前的移动通讯的需求。而5G通讯网络的工作频段已经达到了28GHz到100GHz。 在未来的网络应用过程中,网络通讯的频段范围将不断地得到扩大。高频段通讯技术或者全频段通讯技术的应用可以弥补传统移动通讯中资源短缺的问题,提高移动通讯网络系统的总容量以及网络传输的效率的同时保证了网络承载量。

全频段通讯技术在5G移动网络中的应用,能提高承载量,保证高密度的移动宽带用户和大规模机器通讯性行为的顺利进行,能够有效推动移动终端实现综合性、微型性、多元化的发展。在5G网络通讯背景的支持下, 更多的是使用高频毫米波天线发射信号,该频段频谱资源丰富,具有连续的大宽带,能够有效体现出增益高、设备小型化、网络宽大等优势。虽然目前全频段传输技术还面临着诸多问题,例如损耗大、绕射能力差、相关器件少而且贵等等,但是随着现代化电子技术的高速发展,高频技术在不断被完善, 高频段通讯技术5G通讯网络中具有良好的使用前景。

3、密集网络技术

第一,密集网络技术通过在网络中引入更多的低功率节点可以实现热点增强、提高系统容量、改善网络覆盖的目的,从而提升5G网络总体性能。第二,密集网络技术能增强网络的灵活性。

密集网络技术在5G移动通讯网络中有两个最主要的体现:一是通过在移动通讯宏基站外侧投放大量的高增益天线来扩大移动通讯的室外空间, 这样能够合理的扩大5G移动通讯网络的系统容载量, 并且也能合理的提升5G通讯网络系统的灵活性以及信息处理效率。二是宏基站外侧投放密集网络天线,能够有效推动各个通讯网络之间实现相互协助,进而准确提升各个节点之间通讯的敏锐性与时效性,能够改进各个节点之间的信号比,整体强化网络通讯质量。

所以, 在5G移动网络通讯中, 合理融合密集网络技术, 可以保证移动通信网络三维动态变化, 正确扩大网络覆盖面积,优化5G通讯网络信号质量,充分体现出运用移动通讯网络的便利性。

二、5G移动通信技术对物联网的影响

当5G实现SA(独立组网)模式,实现了对eMBB、mMTC、uRLLC全场景的支持并且网络覆盖面和覆盖强度已达到较大、较高程度,5G将可以促进万物连接。万物能否被有效连接主要取决于连接成本的高低以及连接的复杂程度。在大型的先进的制造工厂中,建设并持续运营专用内部网络,成本与复杂度都不高。但若是在中小微企业、普通居民家庭中建设专用内部网络,成本与复杂程度会阻挡80%的潜在连接。但5G网络的商用能让万物智联变得寻常。第一, 5G移动通信技术能提高网络性能,因此5G移动通信技术能让对网络性能较高的场景真正实现全面商用,例如智慧医疗、智慧能源等。第二,随着5G通信技术的发展,5G的连接密度将大幅度提高,而5G资费则会得到降低。针对智能家电、智能家居等场景,每个设备可在出厂时就开通5G网络连接,用户不用再自行手动连接,即便不使用智能功能,厂商也可以提供主动管理服务。圣科瑞(北京)科技有限公司在董事长缪圣凯的支持下正在探索5G移动通信技术下的物物连接以及设备的全流程连接。

对于物联网而言,连接只是基础。人工智能、区块链、云计算大数据、边缘计算等现有技术以及未来可能诞生的更多新技术将持续与5G融合,形成“技术资源共同体”赋能物联网等各类应用领域。

结语

5G通信网络技术在物联网中有诸多应用,随着5G通信网络技术的发展,物联网也会得到全方位的变革,与人们日常生活的联系也会更加全面、紧密。圣科瑞(北京)科技有限公司将致力于5G通信网络下物联网产业与人们生活的融合,让生活更智能、更便捷。

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