5G技術在不同行業物聯網中的應用研究

王東升

(南京欣網通信科技股份有限公司，江蘇 南京 210019)

0 引言

伴隨中國科技的不斷發展以及社會對于信息技術需求的不斷提升，5G技術逐漸發展起來并被廣泛推廣。在中國，通信技術歷經 2G、3G、4G的不斷發展，在2019年正式開啟5G技術的應用，意味著中國正式進入了 5G時代。該技術具有較多優點，并且傳輸速度較快，能夠滿足當前多數應用對于無線網絡傳輸速度的需求。當前，已經有較多的行業開始使用5G技術進行改革與創新，但是在具體應用中仍舊存在一系列問題，需要進行進一步分析并解決。

1 5G 與物聯網技術概念

1.1 5G 技術概念

在通信技術發展過程中，之前使用的2G、3G傳輸技術，都能夠進行數據傳輸與交換，但是其存在的主要問題是進行數據傳輸的速度較慢，不能夠滿足部分應用的數據交換需求。在 4G技術發展中，數據傳輸速度出現了顯著的提升，能夠滿足較多數應用的數據傳輸需求，但是對于需要進行時時交換數據的應用，其傳輸速度仍舊不能夠滿足多數應用的需求。5G技術同樣是數據數字蜂窩網絡，是指通過劃分當前傳輸點能夠覆蓋的范圍進行天線的布置，使用信號收發機、接收機等進行數據信號的傳輸與發送。在建設完成的信號接收基站中，使用高速光纖將當前的信號基站與互聯網進行鏈接，以此來實現通信[1]。該技術與之前使用的技術一致，在用戶用一個蜂窩網絡覆蓋區域轉到另一個蜂窩網絡覆蓋區域之后，當前設備所連接的網絡設備也會發生改變。

相比較于其他通信技術，5G技術擁有更加快速的數據傳輸速度，并且網絡延遲更低。由于當前的數據傳輸技術是對于4G技術的進一步提升，因此其具有速度快、綜合化與智能化的特點，能夠滿足當前大多數應用的數據傳輸需求，并且對于需要進行時時傳輸數據的應用也能夠滿足其對于數據的需求，因此該技術不僅對于無線網絡具有較好的競爭力，對于有線網絡也有較強的競爭力，比如當前所使用的辦公網絡以及家庭網絡[2]。

1.2 物聯網技術概念

物聯網技術是指具有嵌入式的物理設備，并且該設備具有操作系統以及傳感系統等，能夠進行當前環境信息的收集并且接入到互聯網當中進行數據傳輸來實現接入到網絡的技術。物聯網技術與其他技術的綜合，主要包括智能感知技術、信息識別技術、5G通信技術等，在接入互聯網之后能夠與其他設備進行通信而實現兩種該設備的信息交互，相應其他設備的指令來完成相應的動作[3]。

能夠進行物聯網的設備主要包含以下兩種結構，第一種為網絡設備，主要功能是接入到當前的網絡當中，進行數據發送與接收，第二種為移動終端，物聯網設備在進行聯網過程中，需要與其他設備進行通信，移動終端負責將當前接收到的信息進行解析，提取其中指令并執行，以此來實現對于指令的完成或者數據的解析[4]。物聯網技術會提升人在日常生活中的便利性，提升生活體驗，主要涉及的行業包括健康醫療、工業制造、交通運輸以及農業科學等。

2 5G 技術在物聯網中的應用現狀調查

2.1 5G 技術在物聯網中的應用現狀

在當前研究中，使用問卷調查法了解 5G技術在物聯網中的應用，主要了解 5G技術在不同行業的應用比例以及在應用中存在的問題。本次研究共發放問卷300份，回收有效問卷為290份，問卷有效率為96%。問卷調查結果如下表所示：

表1 5G 技術在各行業應用比例Tab.1 the proportion of 5G technology in various industries

根據當前數據可知，5G技術在各個行業的應用中，應用程度較高的行業主要是自動駕駛行業以及工業自動化行業。在遠程醫療、農業自動化、智能物流以及智慧家居中的使用比例較少。其中，在農業自動化中的使用比例最低，表明當前 5G技術在上述行業中的普及程度較低。

通過對 5G技術在遠程醫療、農業自動化、智能物流、智能家居行業應用中存在的困難意見收集以及整理，當前不同行業中進行 5G技術使用存在困難的原因結果比例如下：

表2 5G 技術在不同行業中應用存在的困難Tab.2 difficulties in the application of 5G technology in different industries

根據當前結果可知，5G技術在不同行業中的應用存在不同。其中，在遠程醫療進行應用的比例較低的原因為遠程醫療多數是在家庭中進行使用，在遠程醫療中使用 5G網絡并不具有網絡傳輸速度優勢，5G技術在該應用的實際使用中其優勢并不明顯。在農業自動化中，5G技術使用存在的問題主要是當前農業種植自動化機械較少，多數的自動化機械可以使用遙控進行控制，使用5G技術對于當前設備的效率提升并不明顯；此外，在農業自動化中，自動化機械對于數據傳輸速度的要求并不顯著，由于其所面臨的環境狀況相比較于其他環境比較簡單，因此使用 4G技術即可滿足當前設備的數據傳輸需求。在智能物流中，5G使用較少的主要原因為當前智能物流的設備較少，并且智能物流設備主要是在室內貨艙內進行貨物搬運，所面臨的環境相對簡單，并且室內可以安裝更加穩定的區域無線，相比較于 5G技術更加安全穩定。在智慧家居行業中，由于當前較多的用戶都會在家庭中安裝高速無線網絡，因此該設備接入到家庭中的無線網絡相比較接入到5G網絡中更加穩定安全。

2.2 5G 技術在物聯網中的應用優勢分析

5G技術在物聯網中的應用優勢主要包含以下幾個方面：

（1）5G技術覆蓋范圍廣。由于5G技術使用波束管理技術，因此 5G基站相比較于其他基站能夠覆蓋更大的范圍，并沒有因為當前波段的上升而降低其覆蓋范圍。在進行5G基站的建設中，華為公司采用的是5G下載、4G上傳的技術，能夠進一步提升當前的數據傳輸效率，增加在進行數據上傳過程中的穩定性[5]。

（2）5G基站對于接入設備的容量較高。當前建設的 5G基站使用超密集的異構網絡，能夠部署超過當前基站10倍以上的無線節點，并且能夠在每平方公里為超過兩萬五千的人提供數據傳輸服務[6]。因此使用5G基站能夠在單位面積內部署更多的互聯網接入設備，有利于進行密集型互聯網接入設備的布置。

（3）網絡傳輸延遲性低，可靠性高。5G網絡模式相比較于其他網絡傳輸有更加快速的網絡傳輸速度，在進行數據傳輸中有著更低的延遲[7]。當前的5G技術可以實現延遲低于1 ms，這對于網絡傳輸速度要求較高的應用來說具有較高的優勢。尤其是對于一些需要在野外進行作業的智能設備或者數據傳輸設備，使用 5G網絡能夠更加快速的完成數據傳輸以及獲得指令，提升當前設備的工作效率。

（4）接入設備的功耗更低。在 5G網絡建設中，由于當前的技術進行數據傳輸與數據下載的智能化調配策略，因此只需要當前的聯網設備進行較短時間的數據傳輸即可完成聯網交互功能，因此相比較于其他基站設施，5G技術對于聯網設備的功耗更少[8]。使用此設備安排部署更加精巧的物聯網設備，對于物聯網技術的發展有較好的益處，提升在設備建設與物聯網設備部署中的靈活性。

2.3 5G 技術在物聯網應用中的劣勢分析

5G技術在物聯網應用中的劣勢主要包含以下幾個方面：

（1）部分行業物聯網設備開發不足。當前的數據傳輸技術已經能夠實現大流量的快速傳輸，但是傳輸技術的發展與更新與物聯網設備的更新換代并不一致，導致在部分行業中進行 5G技術的普及并不理想。出現上述現象的主要原因是當前的物聯網設備開發不足，部分行業中沒有較好的物聯網設備進行使用。

（2）部分行業中物聯網不需要使用5G技術。在一些需要使用到物聯網技術的行業中，對于5G傳輸技術的需求并不顯著，因此部分商家在進行此類設備設計與安裝中并不會設計和使用 5G技術，因為這樣不僅會增加當前設備的成本，還需要承擔當前5G技術存在的不穩定性[9]。比如在一些倉庫的智能運輸搬運設備、智慧家具設備等，由于使用環境的原因，在較多數的使用環境中均有無線網絡進行覆蓋，在該環境中使用 5G技術進行數據傳輸顯然不是必須的。

（3）作業性質與復雜程度較低。在一些行業中，物聯網設備不需要處理復雜的環境變化，只需要按照當前的指令或者規劃好的路線進行作業即可，因此對于數據傳輸速度的要求并不高，對于 5G技術的使用也并不是剛需。比如，在一些農業自動化設備中，由于該自動化設備面對的環境變化較少并且在工作中的主要任務就是按照之前的部署進行作業，因此該設備對于數據傳輸速度的要求較低，當前成熟的 4G技術已經能夠滿足需求，不需要再進行5G技術的配置[10]。

3 提升 5G 技術在不同行業中的應用

根據問卷調查可知，當前的 5G技術在部分行業中出現應用困難的現象，對于提升 5G技術在不同行業中的應用，提出幾點意見與建議。

（1）降低 5G技術配置成本。由于該技術是一個新興技術，因此在進行配置中會存在成本較高的現象，這也是部分廠商在生產物聯網設備或者在進行物聯網設備設計中沒有將 5G技術考慮在內的原因。另一方面，由于在部分行業中存在可替代技術，適當的降低 5G技術的使用成本能夠很好的提升當前設備的使用門檻，提升技術使用率。

（2）提升物聯網設備開發力度。在一些行業中，5G技術使用比例較少的原因為當前行業沒有較多的物聯網設備。因此，提升 5G技術在物聯網中的應用可以進一步提升不同行業中對于物聯網設備的開發力度，進一步加強需求調研，尋找到不同行業中的物聯網設備使用需求，進行對應的物聯網設備開發，提升物聯網設備的種類與類型，促進5G技術在不同行業中的使用比例。

（3）進一步開發 5G應用。當前較多的移動端中，使用 4G技術即可完成移動端的使用，在進行新的移動端的開發中，可以進一步優化當前移動端的功能，提升其數據傳輸效率與反應時間，加強該應用對于數據傳輸速度的依賴性，提升5G技術在不同行業移動端的使用比例。

4 結論

5G技術是新型的數據傳輸技術，相比較于傳統的數據傳輸技術，該技術能夠提供更加快速的數據傳輸以及使用效率。在物聯網中進行 5G技術的應用，能夠提升物聯網設備之間的數據交互與工作效率。