Page 14 - 网络电信2018年10月刊下

运 营 商 专 栏

基于5G网络的物联网通信技术及挑战

马少杰 中国移动通信集团河南有限公司

摘要：当前，4G网络已被人们广泛使用，它不仅用于人与人之间的通信，还应用于物联网
（IoT），并推动物联网相关技术的快速发展，不断满足未来物联网需求。目前，人们对机器型通信
（MTC）的需求造成了各种通信技术具有多种服务要求，从而实现现代物联网的愿景。尽管这样，现
有物联网通信技术仍然面临诸多挑战，如大量节点连接，安全性和隐私以及对应标准制订等问题，并
且由于4G网络设计的局限性，导致其对物联网的优化程度比较差。随着5G网络技术的日趋成熟，基于
5G网络的物联网将会得到更大的性能提升，包括增强蜂窝网运营容量，提高物联网安全性以及网络挑
战能力等。本文主要介绍了目前5G IoT的最新通信技术以及5GIoT的主要研究趋势和挑战。
关键词：5G网络；物联网通信技术（IoT）；第五代物联网（5G IoT）

引言
作为一种很有市场前景和价值的技术，物联网是一种通过 物联网是基于现有的互联网技术而实现的一个全新技术
互联网连接大规模的低功耗交互式设备而实现技术，例如可穿 领域，它最大程度地打破了时间和空间的局限，直接将“人与
戴设备、智能传感器、智能电器、平板电脑、智能手机和智能 人”“人与物”“物与物”三者进行有效的联系。在考虑大规
交通系统等，这对我们的生产方式以及生活活动产生了巨大的 模部署物联网应用时，较低的部署成本和设备成本，较长的电
影响。研究还指出，这些设备中将有70亿通过蜂窝技术连接， 池寿命，可扩展的覆盖面积以及支持大规模连接设备的数量和
例如目前的2G、3G和4G。 隐私安全性等关键要素已成为当前需要解决的主要问题。
而5G网络作为新一代移动无线网络技术，它将会在2020年 满足物联网应用未来需求最关键的便是推动蜂窝网络技
后开始部署商用。国际电信联盟（ITU）对5G提出了8大指标要 术的发展。目前，固定和短距离通信标准被用于大多数网络连
求，分别是基站峰值速率、用户体验速率、频谱效率、流量空 接。传统的短程无线网络技术正在用于支持短距离的M2M通信应
间容量、移动性能、网络能效、连接密度和时延，具体表现在 用，包括蓝牙、ZigBee和低功耗WiFi。但是这些短程连接技术
其传输速率将在现有基础上提升10～100倍，峰值传输速率达到 具有很大的局限性，无法支持城市、工业以及其它大规模物联
10Gbit/s，端到端时延达到ms级，连接设备密度增加10～100 网应用。
倍，流量密度提升1000倍，频谱效率提升5～10倍，能够在 LPWA技术因具有广泛的覆盖面，较高的能源效率、信道带
500km/h的速度下保证用户体验。 宽和数据速率，以及较低的能耗等独特的功能而非常适合于物
联网应用。作为一种超远距离无线传输方案，LoRa基于扩频技
一、现有物联网通信技术 术实现，具有传输距离远、功耗低、连接节点多和低成本的特

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