5G与物联网发展趋势分析

5G与物联网发展趋势分析

作者：赵玉霞

来源：《电子技术与软件工程》2016年第22期

摘 要

4G时代提出连接全球50亿个物品，而5G时代更要构建1000亿海量连接世界，绝大多数消费产品、工业品、物流等都可以与网络连接，通过5G网络支撑海量的“物体”无线联网。5G物联网云还将与云计算和大数据技术结合在一起，使得整个社会充分智能化。分析了5G的关键技术和发展现状，物联网的体系架构、国际和国内发展现状和未来趋势，以及5G和物联网二者的融合。

【关键词】5G 物联网 融合发展 1 5G概述与发展现状

从上世纪80年代第一代移动通信商业化以来，每十年移动通信会出现新一代技术，通过关键技术的引入，实现频谱效率和容量的成倍提升，推动新的业务类型的不断涌现。近几年随着4G在全球范围内规模商用，以及应对未来移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，第五代移动通信（5G）系统应运而生。与前4代不同的是，5G的应用十分多样化。峰值速率和平均小区频谱效率，体验速率、连接数、低延时、高可靠、低功耗等都将成为系统设计的重要因素。应用场景也不只是广域覆盖，还包括密集热点、机器间通信、车联网、大型露天集会、地铁、快速路、高铁等具有超高海量密度、超高连接数密度、超高移动性特征的场景，也可以为用户提供超高清视频、虚拟现实、增强现实、在线游戏等极致业务体验，这也决定了5G中的技术是多元的。 1.1 5G关键技术

5G关键技术主要集中在无线技术和网络技术两方面。无线技术领域主要包括大规模MIMO技术、新兴的多址接入技术、超高密集度组网技术、新型多载波技术、高级调制编码技术等；网络技术领域主要有网络切片技术、移动边缘计算技术、控制平面/用户平面分离技术、网络功能重构技术等。 1.2 5G发展现状与预期

国际标准组织ITU将于2018年正式公布首个全球统一的5G标准。业内认为，由我国提出的相关技术标准IMT-2020（5G）将在整个5G标准中占据相当大比重，这也意味着在未来5G和相关各类信息技术产业的发展上，我国企业可获得更大的全球产业竞争力和市场份额。

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我国5G技术研发试验第一阶段于2015年开始启动，在2016年9月15日结束第一阶段——无线关键技术的试验，接下来将进行第二阶段试验——5G技术方案验证和第三阶段试验——5G系统验证。

5G已成为当前全球业界的研发重点。作为面向2020年及未来的战略性新兴产业，5G将会推动移动通信技术和产品的重大飞跃，并带动相关芯片、器件、材料、软件、应用等基础产业的同步快速发展。同时，5G将会与互联网、物联网等行业更加紧密融合，从而引发新一轮ICT技术创新和产业革命。 2 物联网

物联网又称为传感网，这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网，顾名思义即是万物互连，任何物体只要嵌入一个微型感应芯片，使其智能化，再借助无线网络技术，人和物、物和物之间都能“交流”。物联网用途广泛，可运用于城市公共安全、工业安全生产、环境监控、智能交通、智能家居、公共卫生、健康监测等多个领域，让人们享受到更加安全和舒适的生活。 2.1 物联网体系架构

物联网的体系架构由感知层、网络层、应用层组成。感知层主要实现感知功能，包括信息采集、捕获和物体识别，利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；网络层主要实现信息的传送和通信，通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；应用层则主要包括各类应用，如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。物联网核心技术包括以RFID为代表的物品识别技术、传感与传动技术、网络和通信技术、数据处理与存储、以3C融合为代表的智能物体技术等。 2.2 物联网现状

自2009年以来，美国、欧盟、日本、韩国和新加坡等纷纷推出本国的物联网相关发展战略。美国2015年宣布投入1.6亿美元推动智慧城市建设，将物联网应用试验平台的建设作为首要任务。欧盟已将物联网正式确立为欧洲信息通信技术的战略性发展计划，2009年欧盟委员会正式出台多项权威文件，重点发布了《欧盟物联网行动计划》。日本成立物联网升级制造模式工作组，跟踪全球制造业发展趋势的科技情报，通过政府与民营企业的同心通力合作，实现物联网技术对日本制造业的变革。韩国的“U-korea”战略，是要建立由智能网络、最先进的计算技术以及其它领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。新加坡政府近期推出关于传感器网络、物联网以及特定领域产品的标准，为迈向“智慧国”的目标做准备。 3 5G和物联网相融合

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物联网的发展要具备两大关键性条件：一是要有完整的标准和网络体系，必须有网络覆盖支持物的互联与移动。当4G网络全面覆盖之后，推出的NB-IoT、eMTC等这些物联网技术，才能在其基础上形成真正支撑市场需求的全覆盖网络，满足物联网高可靠、低速率、低功耗等需求。二是安全性，移动通信网络天然对安全性有很高的要求，有QOS的保障机制，再加上行业安全机制的要求来保障其安全性，物的互联才有了可靠的安全保障，物联网才具备了大规模发展的条件。而此前的一些技术尚不具备这种安全性保障的条件。

移动通信网络与物联网融合的优势在于移动通信网络有多大，物联网覆盖就有多大，不需要客户单独去建网，这对物联网的应用提供了非常大的便利，而且大幅度地降低了建网的成本。随着4G演进中的NB-IoT、eMTC的成熟，物联网的发展开始起步。

未来物联网的需求不断增长，支持未来万物互联的两个最重要的核心需求是海量的连接和1毫秒左右的时延，现在的网络无法给予支撑，但未来5G网络由于其低时延、广域覆盖、超密集组网、海量链接等技术特点将可满足物联网的需求。 4 结语

目前5G 的标准尚未最后形成，真正商用还需要几年时间，物联网也正处在起步阶段。但是在未来，5G网络的高灵活性能够处理物联网产生的多样化数据，同时物联网也提供优化的5G网络有效配置满足终端用户的需求。5G和物联网将协同发展，共同促进，促使物联网真正迎来井喷式发展。 参考文献

[1]沈同平等.近十年国内物联网研究热点分析[J].安庆师范学院学报，2016（02）：54-56. [2]赵国锋等.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报，2015（08）：442-444. [3]方箭等.5G频谱研究现状及展望[J].电信科学，2015（12）：29-30. 作者简介

赵玉霞（1973-），北京市人。现为北京市电子科技情报研究所产业研究员。研究方向为移动通信及互联网产业发展。 作者单位

北京市电子科技情报研究所 北京市 100009