5G技术对物联网发展的影响

5G技术对物联网发展的影响

朱婕

山东省邮电工程有限公司    山东省济南市   250000

摘要：物联网是一种互联网衍生技术，是能够实现物与物连接的网络，因此相较于互联网，物联网使用户端得到了进一步扩大与延伸，实现万物之间的互联互通。5G技术的出现，为物联网世界进一步拓展提供了基础的网络技术支撑，实现了网络连接与服务对象从人到万物的拓展。在网络信息技术快速发展背景下，5G技术与物联网的高度结合成为当前网络信息科学技术发展的主要方向，同时也是新时代网络发展的重要目标，因此，需要深入研究5G技术对物联网发展的重要影响，促进5G技术与物联网的相互融合与完善，有助于万物互联的智能化社会的构建。

关键词：5G技术；物联网发展；影响

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物联网数据网络架构的设计

1.1应用场景

根据物联网应用系统中不同实体的功能，可将物联网数据网络架构分为面向服务方法所建立的以云端为中心的物联网数据网络架构系统和以物端为中心的物联网数据网络架构系统。在以云端为中心的物联网数据网络应用系统中，物理实体服务层实现物理数据信息采集和本地数据信息传递功能，并不能直接向外提供访问的服务接口，而物联网数据网络架构系统对海量数据信息的存储以及数据价值的深度挖掘和关系处理等，都是在云端控制中心实现的，该系统也是物联网初期发展的重要代表。而随着现阶段数据应用水平的不断提高，以感知层和数据层为依托所建立的互联网数据信息系统，能够以便捷式的传感器智能终端为前端感知设备，全过程地采集数据信息，在进行本地化处理后，再传输到云端进行深度分析，对交通环境、整体环境及社会环境等信息进行归纳留存。

1.2物联网信息模型的需求分析

为了最大程度上保证物联网数据网络系统结构信息模型能够满足其既定应用需求，并解决应用过程中的理论问题或者技术故障，必须进行相对客观的需求分析。在此过程中，物联网信息模型的需求分析，主要是为了把握物联网应用过程中的核心要素，将该类核心要素优化组合形成完整的实例，进行其关联结构的优化布局，不断提高物联网信息模型的应用适配度。根据相关部门给出的物联网定义和物联网数据网络的特征需求，抽象出物联网参与方和参与方连接的相关操作，从而构成物联网的抽象模型。由于该模型更加侧重于物联网定义和互联网需求相关方的特征，因此可以就物联网的数据信息采集、信息传递和数据处理融合等诸多角度形成的万物互联的操作模式，对其进行系统性的抽象，建立模型后达到直接关联互联网信息模型类比的方法。互联网抽象模型为构造物联网信息模型提供了理论基础，该模型能够借助物联网抽象操作和参与方式的优化，实现进一步的细化，并形成物联网的关键角色，物联网物品感知和数据管理以及服务管理、物联网隐私保护作为四类物联网必须提供的抽象操作方式，能够借助该类归纳方法将物联网应用过程中的抽象操作归结为互联网面向客户的应用需求。在互联网物品感知抽象操作过程中，能够在所有物联网应用领域进行操作，包括连接物联网现实世界的物品和感知现实世界物品状态的相关设备，以及执行对现实物品控制操作指令的相关设备。其中，执行对现实世界物品控制操作相关指令的设备，属于物联网物品感知类的可操作选项，适用于接收指令的现实物品，而物联网数据管理操作作为物联网数据信息系统应用的基础操作，应用于物联网中的所有领域，包括数据信息的传递、获取、存储、深入挖掘和价值融合等，该类抽象操作方式属于物联网信息系统特有的操作模式，是物联网信息系统有别于其他网络信息系统的基本特征。物联网服务抽象操作可应用于物联网的所有应用领域，包括其服务供应商主动提供的相关服务以及用户自主调节的物联网服务关系。物联网隐私保护的抽象操作主要面向物联网信息模型所具备的安全保护操作，该类操作内容包括信息数据安全隐藏与现实物品之间的相关隐私，或者直接删除和现实物品中相关的安全信息，该类操作并不同于一般系统中可选择性的安全操作，而是借助隐私保护模块，使物联网信息模型中的关键实体信息能够借助其约束条件实现其安全隐私保护，对隐私保护进行抽象操作的建模，主要是从物联网数据信息的需求角度，分析物联网外部参与方，也就是现实生活中被操作的执行物品所直接关联的操作，仅要求现实物品具备一定安全性。其次，从功能角度和互联网系统的部署角度出发，该类隐私保护操作能够将现实生活中的物品封装于物联网信息系统实体中，从而加强对互联网信息实体内部敏感信息的保护。

2  5G通信技术的优势

2.1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20Gb/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4K/8K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。

2.2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盖。在信号覆盖广的基础上，5G网络的延时较低，通常为1ms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。

2.3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。

3  5G技术对物联网发展产生的影响

3.1进一步提高物联网网络速率

将Wi-Fi、ZigBee应用于物联网网络传输时，网络速率比较慢，一旦网络传输中的数据量较大或者连接终端的数量较多时，就会出现容量不足或者数据处理能力不够的情况，进而出现网络延时甚至拥堵。在5G技术的支持下，物联网可以充分利用大规模MIMO技术的优势，实现对大量终端设备的连接。并且在5G网络中，D2D技术能够完成短距离直接连接，将传感器接收到的信息数据在5G网络中直接向用户设备传输，优化操作系统，进而增强信息传输的速率。因此，5G技术能够改善物联网传输条件，数据传输速率成倍提高，且网络传输容量级数扩大，因而信息传输的速率和质量都会显著增强。

3.2扩大物联网的覆盖范围

在5G技术的应用中，其主要通过高频传输、多天线技术、致密网络等同时实现设备终端的直接通信。一方面在很大程度上加快了数据的传输时间和效率，另一方面也提升了设备终端的通信效率，从而使网络覆盖范围更为广泛，扩大了网络频率使用效率，缩小了终端通信模块体积。因此，在物联网技术的应用中，5G技术能够为万物互联的智能交互系统建设提供可靠的技术支撑，进一步扩大物联网的覆盖范围。

3.3提升物联网的经济性

采用5G技术，基站或终端之间可以直接连接，因而减少了路由器等各类网络层设备数量，有效降低了物联网建设与实际应用的成本，使物联网的经济性全面突显。

3.4促进物联网技术的创新发展

在5G技术支持下，以往很多利用4G技术难以实现的功能借助物联网技术均可以一一实现，从而为物联网技术的创新发展提供了更加广阔的空间和平台。因此，5G技术下的物联网技术将会实现更多的创新发展。同时，随着高新技术的快速更新迭代，物联网的优势越发显著，从而为人类构建更加便捷美好的社会。

4基于5G技术的物联网变革

4.1加快建立物联网统一标准

近年来，我国致力于网络通信技术的发展，实现了从4G时代的追赶者向5G时代的引领者的艰难蜕变。在有关5G短码方案讨论中，华为企业PolarCode方案获得高度认同，被认定为最终解决方案。而从实际来说，我国5G技术尚处于起步阶段，还需要加快标准的制定步伐，深入分析和全面考虑网络与系统的融合，促进5G技术下物联网的变革，实现物联网发射频段与系统环节标准的相互统一，进而有效拓宽物联网设备进入网络的范围，使物联网应用更加广泛。

4.2创新思维，加强物联网技术拓展

5G技术的应用，不仅促进了峰值速率的大幅提高，同时更是实现了频谱效率的提升，延时的大幅缩短，连接数密度、水平流量密度的提高，为用户提供了更好的网络体验，使技术应用整体得到显著改善。物联网中两个相邻节点的频率等各项技术指标存在一定的差异，这与传统网络协议算法存在较大的不同，因此在5G技术下，物联网实现改革发展还需要进一步改进传统网络协议，或者重新进行协议算法的设计，确保其具有较高的可用性，从而解决技术指标不同的问题。在以往的4G网络中，物联网中的很多功能由于受到网络带宽、能耗、连接密度和安全性等限制而难以实现，而5G技术则为物联网实现技术创新提供了更为广阔的空间，使物联网的应用更为广泛，在充分发挥其作用。

4.3提高物联网的安全性能

在5G技术支持下，物联网可实现大量设备终端的接入，而这些呈级数增加的设备终端接入的背后，是大量数据的安全考验，其中包括了个人的隐私数据、企业的商业机密以及国家的各类机密信息。因此，物联网的安全性对于其在5G技术背景下的发展非常关键。面对快速发展的信息技术与网络安全问题越发严重的形势时，物联网安全不能等同于传统网络的安全，需要从硬件基础、技术标准等多个方面，综合运用大数据、云计算等各种新技术的优势，制订针对5G技术下提升物联网安全性能的有效方案。此外，在物联网发展中，还应当建立完善严谨的入网监测体系和健全入网检测模式，及时阻止安全标准不达标的设备终端入网，从而确保物联网的安全性。只有具备充分的安全性能保障，5G技术下的物联网发展才能够为人们的生活工作提供可靠的信息传输功能，才可以让人们更安心地享受物联网带来的便利。

4.4拓宽物联网实际应用范围

目前，基于5G网络的物联网的应用范围不断扩大，其中最显著的应用就是社会各领域的智能化建设，例如，无人驾驶、智能家居等已经成为社会发展的热点，深受人们的青睐，实现了从遥控器到智能终端远程控制，再从家电智能控制到家庭环境监测。社会智能化应用的出现改变了人们生活方式，使以往向往和想象的功能得以实现。5G通信中物联网的应用范围正在不断向千家万户深入，但是，物联网技术可以实现应用领域非常广泛，要想推动物联网的长远发展，还需要进一步拓宽其实际应用范围，拓宽智能化生产生活的覆盖面积。

5各行业通信应用现状分析

5.1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，需要行之有效的技术来简化这一步骤，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。

5.2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。

5.3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。

结束语：总而言之，5G技术为物联网发展带来了积极影响与重大变革，为未来社会发展提供了重要的助推力。虽然，现阶段5G技术仍然集中在商用应用领域，并且应用过程中还存在诸多问题，但我们依然不可否认5G技术对物联网高速发展具有积极的影响。加快推进5G技术与物联网的深度融合发展，推进万物互联的智能化社会建设，不断加快技术研发与突破，实现物联网统一标准化，提高物联网安全性能，拓宽物联网实际应用范围，一定能够带领人类真正走向智能化时代，促进整个社会的进步与发展。

参考文献：

[1]付尧.物联网发展与5G通信技术的应用探讨[J].无线互联科技,2022,19(24):4-6.

[2]闵超.5G无线通信系统的关键技术分析[J].信息与电脑(理论版),2022,34(24):203-205.

[3]蒋弢,李敏,田军.面向5G的蜂窝物联网技术及应用[J].通信与信息技术,2022(S2):73-76.

[4]章伟.通信工程技术在物联网领域的应用[J].无线互联科技,2022,19(23):18-20.

[5]袁聚良.物联网形势下5G通信技术的应用[J].中国新通信,2022,24(23):4-6.

[6]马业杞.5G无线通信技术与网络安全研究[J].机电产品开发与创新,2022,35(06):170-172.

[7]吴玉聪.5G通信技术背景下物联网应用发展[J].中国新通信,2022,24(22):16-18.

[8]黄海平.5G移动通信技术在通信工程中的运用思路[J].信息记录材料,2022,23(11):77-79.

[9]王彦博.物联网形势下的5G通信技术运用分析[J].中国新通信,2022,24(19):4-6.