5G时代物联网空中接口接入瓶颈研究

5G 时代物联网空中接口接入瓶颈研究

孟逍逍 管仁亮 张法瑞

山东积成智通新能源有限公司 山东 济南 250000

摘要：当前我国已基本完成了4G互联网通信的基础设施建设工作，但随着硬件的不断更新换代与人们对数据及实时通讯能力的需求不断提升，我国正在抓紧研制新一代的5G通讯技术以应对当前的局面，5G技术不仅仅是上一代通讯技术的升级版更是一次人类生产方式与信息传递的大变革，本文优先阐述了当前先进的5G物联网技术的优势与当前发展的不足之处，在通过对当前5G技术的深入分析与系统科学的思考后分析目前5G物联网技术在空中接口中接入的难点与所应注意的问题及相应的瓶颈。

关键词：微波技术；5G时代；物联网；空中接口

伴随改革开放的不断深入与发展，我国的经济与科技都有了长足的发展并与世界紧密结合，为了提升我国的核心竞争力以应对当前国内外复杂的市场环境以及优化人们的日常生活与工作质量，我国率先开始研制新一代的5G通信技术，以满足人们不断上涨的物质与精神需求，相信我国将会在不久的将来实现技术的大变革，已领时代与世界的发展，相信该项技术一定在未来大放异彩，为人类的进一步发展提供坚实的动力。

一、5G技术的优劣势及控制接口的特点

我国早在上世纪90年代便意识到通信技术的重要性，与同年开始技术储备并大量引进国外先进技术，到了2008年初我国手机用户已经接近6亿人口，手机的普及率以达到44%，随着改革开放的深入发展与国内环境的利好，到了2019年底，我国网民已高达8.55亿，互联网在我国的普及率超过63%，拥有手机终端并进行网络数据交互与通信的人数已超过8.6亿，使用手机上网及处理日常事务比已达到89%，随着我国互联网通讯技术业务的发展迅速以及实际生活中大量的需求无法得到满足，智能手机客户端不断功能与数据量加大使得世界对5G的需求迫在眉睫，相比于上一代的4G通信技术，5G时代给人最直观的感受是下载速度大幅度提升了其下载速度可以达到1.25Gb/s，4G下载速率为62.7Mbps、上传速率为26.9Mbps，5G下载速率则为943Mbps、上传速率为75.9Mbps，可以从数据直观的看出5G技术是4G技术的近20倍。5G以其传送数据量大，反应时间快著称，因此5G技术不仅用于通信，也可以实现设备与设备的相互连通与协作，例如：当下炙手可热的自动驾驶功能，上一代的4G网络无法满足自动驾驶所需的低延时性，无法实现对车辆的精准控制，无法为其提供可靠的网络保障，而5G技术可以实现这一功能，5G网络的高带宽以及低延时可以将信号输出与接收端的延时降低至2毫秒以下，比上代延时速度整整降低了25至50倍，系统的实时反馈速度与可操控性大大提升，从而保障了自动驾驶技术的安全性，此外5G技术在远程医疗、VR虚拟体验、国防、实时通讯、人工智能、工厂生产、金融分析等多项领域都将引领新一轮的革命。

二、5G物联网技术空中接口的接入难点及注意事项

（一）对毫米波的信道调制

毫米波是5G通信中最为重要的传输介质，毫米波是指具备高频能量的电磁波，毫米波的波长为1到10毫米，网络传输速度其本质是在固定时间内传送的数据，传送数据越快其单位时间内传送的数据量越多，5G技术相比与4G技术在带宽上有了大幅的增加，从而提升了短时间内数据的发送量进而提升网速，5G的毫米波具备高效性、速度快、资源强、高带宽等特点。但同样5G的毫米波在当前也存在着诸多接入的难点需要解决，例如：毫米波虽然传送数据的速度快但容易受到周边环境的影响，毫米波长较短使得其衍生放射性能不足在传播中效率低下，5G的毫米波不同于4G的信号波段更易受到建筑物的阻碍，对房屋的穿透能力不足，此外天气对5G传输速度也会产生一定程度的影响，空气中的水分含量、沙尘天气都将大幅度衰减能量信号，相比与4G网络的大范围传播，5G的传送范围略显不足，需要大量修建密集的信号基站发射源以解决此类问题。

（二）对5G的信道编码

5G的信道编码是通信技术中十分关键的技术，信道的编码质量决定了通讯过程的质量，对于降低外界因素的影响抵抗干扰都十分有效，优秀的信道编码也可以提高数据、信号的传输效率。信道的编码与优化环节是当前5G物联网技术空中接口的接入难点，因为5G的性能指标要求远高于4G通信，因此不能借鉴与沿用前带的信道设计路线，需要根据毫米波的特点指定出新的编码模式以提升信道编码的自适应能力、降低编码的难度、降低解码的运算量，已确保该系统的实用性与价值。

（三）接收两端的通讯优化

5G技术是通过毫米波作为数据发送与接收两端的中介介质，由于5G传输的数据量相比与4G更为庞大，因此相对于上一代的毫米波，5G的数据传送频率以及所消耗的电量都将大为增加，毫米波的接受与处理需要大规模的天线整列和智能处理芯片，目前我国在5G技术的编码通信与解码的效率还需要加强，期间的运算速率还有待进一步优化，当前发展5G技术势必将需要投入大量的人力与资源，如何快速挺高研发速度优化算法，提升处理效率，以便更加节约成本已成为当前5G物联网技术空中接口接入的难点与必须解决的问题，在针对大规模天线研究过程中，也应改进当前分析信号波的发送方向与发射方式以提升设备的利用率与性能。

结束语：

综上所述，5G技术的发展顺应人们的发展趋势，符合当下人们对日常办公与生活的要求，5G技术相比于上一代通信技术在传输速度上有了质的飞跃，也将彻底改变当前人们的生产与生活方式，从根本上提升人们的办事效率，5G技术所带来的技术变革将造福与各行各业，也必将从此衍生出大量的新兴商品与商业模式，如何更好的发展5G技术以提升百姓的生活质量是当前涉及该行业的工程师及工作者所需要重点考虑的问题。

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