引言
随着物联网的快速发展，越来越多的设备和物品都连接到互联网上，形成了一个庞大的网络生态系统，这些设备需要通过通信技术进行数据传输和交流，而5G通信技术正是为物联网应用而设计的一种先进的通信技术。5G通信技术可以满足物联网对通信速度、带宽、兼容性、管理性和低功耗的需求，推动物联网技术的发展和应用。随着5G通信技术的不断完善和普及，物联网将迎来更加广阔的发展前景。
一、概述
（一）物联网
物联网，全称Internet of Things，简称IoT，是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，将所有的物体连接起来相互作用，形成一个互联互通的网络。在这个网络中，每一个设备都能自动工作，根据环境变化自动响应，与其他或多个设备交换数据，不需要人为参与。物联网的出现是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，它不仅提高了设备的效率和准确性，更在智能家居、智能交通、智能医疗、智能城市等诸多方面为人们的生活带来前所未有的便捷。据有关专家估计，到2020年物联网将连接全球超过300亿件物品，全球市值将达到约7.1万亿美元。简单来说，物联网就是通过各种技术和装置，让物体“开口说话”，让它们能够与人类进行“交流”，从而使得我们的生活更加智能化、高效化。
（二）5G通信技术
5G通信技术是第五代移动通信技术，它是在4G技术的基础上发展而来。5G技术采用了更加先进的无线传输技术和网络架构，具有更高的数据传输速率、更低的延迟、更高的网络容量和更好的用户体验。5G技术具有高速率、低时延和大连接等特点，可以提供更快的网络速度、更稳定的连接和更广泛的应用场景。与4G技术相比，5G技术的数据传输速率提高了100倍，峰值速率可达10Gbps，同时时延也降低到1毫秒以下。这些特点使得5G技术可以更好地满足人们对高速网络的需求，同时也为各种新兴的互联网应用提供了更广阔的发展空间。5G技术的应用场景非常广泛，包括增强移动宽带、超高可靠低时延通信和海量机器类通信，其中增强移动宽带主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验；超高可靠低时延通信主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求；海量机器类通信主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。
二、5G通信技术与物联网的融合
5G通信技术与物联网的融合是当前信息通信技术领域的热门话题之一。5G通信技术作为第五代移动通信技术，具有高速、低延迟、大连接和广域覆盖等特点。而物联网则是通过互联网将各种物理设备连接起来，实现设备之间的智能互联和自动化控制，两者之间的相互促进和支持，将推动智能化网络应用体系的形成和发展。
从基础层面来看，物联网和5G技术都依赖于互联网的发展。物联网是通过互联网连接各种设备和物品，实现智能化管理和控制；而5G技术则是互联网在移动通信领域的发展和延伸。因此，物联网和5G技术的融合，可以更好地满足互联网用户的需求，提供更高效、更便捷、更智能的服务。同时，物联网和5G技术都涉及网络连接和数据传输。物联网通过各种传感器、芯片等设备，采集各种数据，通过互联网传输到云端或其他数据中心进行处理和分析。而5G技术则是为了提供更快、更稳定、更可靠的移动通信服务，使得人们可以随时随地享受互联网的便利。两者的融合可以更好地实现数据的传输和交互，提高设备的连通性和协同性。而物联网中的设备连接数量多且分布广泛，对通信安全性和数据隐私提出了更高的要求。5G通信技术采用了更加安全可靠的通信协议和加密机制，能够保护物联网设备和数据的安全。同时，5G通信技术还具备网络切片和网络虚拟化等功能，可以根据不同应用场景的需求进行定制化配置，提高物联网的可靠性和性能。
不仅如此，5G通信技术的大连接特点为物联网的广泛应用提供了可能。物联网需要将各种设备连接到互联网，形成一个庞大的网络，传统的移动通信技术在连接设备数量上存在一定的限制，而5G通信技术可以实现更高密度的设备连接，支持物联网中大量设备的同时连接和管理，从而推动了物联网的普及和发展。此外，物联网与5G技术的融合应用也将带来一系列的商业机会和社会效益。例如，在智能城市建设中，物联网和5G技术可以共同推动智慧交通、智能安防、环境监测等方面的发展；在医疗领域，通过物联网和5G技术可以实现远程医疗、无线监护等应用，提高医疗效率和诊疗质量；在工业领域，物联网和5G技术可以促进工业自动化和智能制造的发展，提高生产效率和降低成本。因此，物联网与5G技术的融合发展是未来网络应用的重要趋势，将为人们的生活和社会的发展带来更多的便利和创新。
三、物联网形势下的5G通信技术应用
（一）高频段传输通信技术
在物联网视阈下各行业对网络容量和传输速率的需求日益增长。目前，移动通信系统频段多保持在3吉赫以内，可以满足日常生活中的简单通信需求。然而，如果存在大范围的线上活动，短时间内使用数量增长速度快，就会导致频段资源不足，造成网络拥堵，将会在一定程度上对用户体验造成影响。为了解决这个问题，高频段传输技术被广泛应用。高频段传输技术中，毫波技术是一种重要的解决方案，与微波技术相比，毫波技术具有更高的频率范围，一般在27.3-350吉赫之间，使得毫波技术能够提供更大的带宽和传输速率，以满足大规模线上活动的需求。毫波技术的另一个优势是它可以实现设备的小型化发展目标。由于毫波的频率较高，信号传输需要的天线尺寸较小，因此可以制作出体积小、耗材少的设备，让毫波技术非常适合于物联网应用场景中的小型设备，例如智能家居设备、传感器和无线监控系统。另外，毫波技术还能够实现超高速通信距离，并与5G技术结合，获得良好的兼容性。毫波技术在短距离通信方面表现出色，可以实现高速数据传输和低延迟通信，对于物联网应用来说非常重要，因为物联网中的设备通常需要快速、可靠的数据传输，以支持实时监测、远程控制和大规模数据传输等应用[1]。
（二）密集网络技术
5G通信技术主要将多种无线接入技术联系到一起，其覆盖范围相对偏小，难以实现微小的分割，所以应用密集网络技术极为重要。密集网络技术是5G通信技术中的重要组成部分，包括在宏基站外部设置多个天线和在室外设置多个密集网络节点。一方面，在宏基站外部设置多个天线可以拓宽室外空间，增加系统容量。传统的宏基站天线一般只有几个，而密集网络技术可以在同一个基站上设置数十个甚至上百个天线，通过空间复用和波束赋形等技术，可以有效提高频谱效率，使得系统可以同时支持更多的用户和设备连接。同时，通过增加天线数量，可以提高系统的灵活性，可以根据实时需求灵活调整天线的工作模式，提高系统的适应性和性能。另一方面，在室外设置多个密集网络节点可以实现不同网络节点的协调和合作，提高网络性能。密集网络节点的设置可以实现更细粒度的网络规划，将网络资源更加均匀地分布在不同区域，提高网络的覆盖范围和质量。同时，密集网络节点之间可以进行有效的协作和协调，通过共享信息和资源，使得相邻节点之间的干扰减小，提高信号的准确性和信噪比。这样可以有效提高网络的容量和覆盖范围，提供更好的用户体验[2]。
（三）SDN/NFV技术
SDN（软件定义网络）和NFV（网络功能虚拟化）是在5G通信技术与物联网结合下的关键技术之一，其应用可以大大改善物联网的灵活性、可靠性和效率。SDN是一种网络架构，它将网络控制平面和数据平面分离开来，传统网络中，网络设备如交换机和路由器负责处理网络数据包的转发和路由决策。而在SDN中，控制平面由一个集中的控制器负责，通过软件定义网络的规划和管理，数据平面则由网络设备负责，根据控制器的指令进行数据包的转发，以此提高网络的可编程性和灵活性，使得网络可以根据需求进行快速调整和优化。在物联网中，大量的终端设备需要连接到网络中，而这些设备的数量和类型可能会不断变化，SDN可以通过灵活的网络编程和集中的控制，快速适应这种变化。例如，当一个新的物联网设备加入网络时，SDN可以通过动态地配置网络设备的规则和策略，为其提供适当的网络连接和服务，当设备离线或需要更换时，SDN可以快速更新网络配置，确保网络的稳定和可靠性。
NFV是一种将网络功能虚拟化的技术，传统的网络功能如防火墙、负载均衡器和路由器通常是以物理设备的形式存在于网络中。而在NFV中，这些网络功能可以通过软件运行在通用的服务器上，以虚拟化的形式提供，使网络功能更加灵活和可扩展，减少了物理设备的成本和维护难度。在物联网下，大量的终端设备需要连接到网络中，并且可能需要不同的网络功能来满足其需求，NFV可以通过灵活的虚拟化网络功能，为不同的物联网设备提供定制化的网络服务。例如，对于需要高级安全功能的设备，可以通过虚拟化的防火墙来提供安全保护，对于需要高性能的设备，可以通过虚拟化的负载均衡器来实现流量的均衡和优化。通过SDN/NFV的结合，能够有效简历虚拟网络架构，确保更好地满足不同业务对网络的需求[3]。
（四）直接通信技术
直接通信技术是指设备之间可以直接进行通信，而不需要通过中间的基站或网络，可以提供更低的延迟和更高的可靠性，适用于物联网中的许多应用场景。在物联网中，有许多设备需要进行实时通信，例如智能家居中的传感器、无人驾驶车辆、智能工厂中的机器人等。使用传统的通信方式，这些设备需要将数据发送到基站，然后再由基站转发给目标设备，这将会引入一定的延迟和不可靠性，不适合实时应用，而直接通信技术可以使这些设备直接进行通信，可以极大地减少延迟，并提高通信的可靠性。直接通信技术可以通过两种方式来实现：设备对设备通信和多跳通信。其中设备对设备通信是指两个或多个设备直接进行通信，而不需要经过基站，在设备附近建立一个小型的网络，设备之间可以直接交换数据，使设备之间的通信更加快速和稳定，同时减少对网络基础设施的依赖；而多跳通信是指设备通过中间设备来进行通信。例如，在一个智能家居中，如果某个设备与基站的距离较远，无法直接通信，但与其他设备之间的距离较近，那么可以通过其他设备进行中继，实现数据的传输，进而扩展设备之间的通信范围，并提高通信的可靠性。直接通信技术在物联网下的应用非常广泛，不仅可以用于智能家居系统中的设备之间的通信，例如智能灯泡与智能插座之间的通信，还能用于智能交通系统中的车辆之间的通信，例如车辆之间的碰撞预警和交通信息的共享。此外，直接通信技术还可以用于智能工厂中的设备之间的通信，提高生产效率和工业安全性[4]。
（五）智能网络技术
智能网络技术是5G通信技术在物联网下的一个重要应用领域，通过利用5G网络的高带宽、低延迟和大连接密度等特性，为物联网设备提供更强大的网络支持和智能化的服务。首先，实现智能路由和网络切片。5G网络可以根据不同的物联网应用需求，将整个网络划分为多个独立的虚拟网络切片，每个切片可以根据应用的需求进行定制化配置，提供适合该应用的网络资源和服务。同时，智能路由技术可以根据网络负载、设备位置等信息，动态选择最佳路径，提高网络的传输效率和稳定性。其次，实现网络自愈和优化。5G网络可以通过智能感知和分析物联网设备的运行状态和网络质量，及时检测和诊断网络故障，并进行网络自愈和优化。例如，当某个设备出现故障时，智能网络可以自动切换至备用设备或其他可用设备，确保网络的连续性和可靠性。再者，实现更高级的网络管理和安全保障。5G网络可以通过智能化的网络管理系统，对物联网设备进行集中管理和监控，实时获取设备的状态信息和运行数据，从而实现更精准的设备管理和故障预测。同时，智能网络技术可以提供更强大的安全保障机制，包括身份认证、数据加密、网络隔离等技术，保护物联网设备和数据的安全性[5]。
（六）多载波技术
多载波技术可以提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更大的网络容量，以满足物联网中大量设备的连接需求。多载波技术是通过同时使用多个不同的载波频段来传输数据。这些频段可以是不同的频率段，也可以是不同的信道宽度。在物联网中，由于存在大量的设备和传感器，使用多载波技术可以有效地利用频谱资源，提高网络的容量和效率。多载波技术的应用范围包括图像处理、信号处理、通信信号传输等多个方面，由专业操作人员借助发送端传输合成滤波的形势，对多载波加以调控。
在选择合适的滤波时，应考虑系统的要求和性能指标，采用相交模式选择一些常用的滤波器类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器，具体选择哪种滤波器取决于系统的需求，比如需要滤除高频干扰或低频干扰等。对于子载波的设置和调整，主要包括宽带的频率和重叠程度，其中宽带的频率是指子载波的频率范围，通常根据系统的带宽要求来确定；重叠程度是指子载波之间的频率间隔，可以根据系统的复杂度和系统的容量要求来进行调整。较大的重叠程度可以提高系统的容量，但会增加系统的复杂度。在调整子载波的过程中，需要进行单独的调试，以确保每个子载波的性能和互相之间的干扰得到优化，调试的内容包括调整每个子载波的频率、功率和相位等参数，以使得它们能够在系统中正常工作并最大程度地减小干扰。通过合适的滤波器选择和子载波调节能力的提升，可以有效降低子载波的干扰性，减少系统运行过程中的干扰因素，提高系统的效率和性能。同时，还可以优化系统的容量和数据传输速率，使系统能够更好地适应不同的通信环境和应用需求[6]。
结语
总体而言，物联网形势下的5G通信技术应用具有显著的优势和广阔的前景。通过结合5G技术，物联网能够实现更高效、更智能、更可靠的数据传输和处理，进一步推动各个领域的智能化发展。未来，随着技术的不断进步和应用场景的拓展，相信5G通信技术将为物联网带来更多创新和突破，推动物联网的快速发展。
参考文献
[1]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.
[2]王建东.物联网形势下的5G通信技术应用探讨[J].电子元器件与信息技术,2022,6(06):108-112.
[3]杨蓓.论述物联网形势下的5G通信技术应用[J].中国新通信,2022,24(06):21-23.
[4]惠哲.物联网形势下5G通信技术运用[J].中国新通信,2021,23(24):5-7.
[5]于海燕.物联网形势下的5G通信技术应用探讨[J].产业与科技论坛,2022,21(01):30-31.
[6]杨德清.物联网形势下5G通信技术应用分析[J].中国新通信,2021,23(23):16-17.