物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在蓬勃發(fā)展。隨著5G技術(shù)變得更普及，商業(yè)服務(wù)趕上已經(jīng)在醞釀中的增強(qiáng)版標(biāo)準(zhǔn)，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)受到5G技術(shù)的巨大推動(dòng)。

康寧公司負(fù)責(zé)無(wú)線解決方案和產(chǎn)品線管理的副總裁Michelle Engarto說(shuō)：“由于5G可用的頻譜增加，5G增加了總體帶寬，并允許聯(lián)接大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備?！笨祵幹饕圃煊糜跇怯顑?nèi)蜂窩產(chǎn)品的分布式天線系統(tǒng)。

電信運(yùn)營(yíng)商Verizon Business負(fù)責(zé)無(wú)線、物聯(lián)網(wǎng)和合作伙伴關(guān)系的副總裁Steve Szabo表示，5G的幾個(gè)特點(diǎn)有助于徹底改變眾多行業(yè)和網(wǎng)絡(luò)連接。

一個(gè)特點(diǎn)是超高吞吐量。Szabo說(shuō)：“我們?cè)诠?yīng)商處的試驗(yàn)中看到，峰值速度高達(dá)4Gbps，這可以讓你大致領(lǐng)略5G的功能，”5G速度有望達(dá)到10Gbps。

另一個(gè)特點(diǎn)是用于數(shù)據(jù)收集的高傳感器密度，這將使工廠車間實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并提高可見(jiàn)性和生產(chǎn)力，無(wú)需復(fù)雜的布線或傳統(tǒng)技術(shù)。

Szabo說(shuō)：“高傳感器密度就是部署成千上萬(wàn)個(gè)傳感器，并利用這些傳感器來(lái)跟蹤資產(chǎn)和發(fā)出警報(bào)等。采用毫米波技術(shù)的5G旨在處理數(shù)百萬(wàn)個(gè)聯(lián)網(wǎng)傳感器，實(shí)際上能夠管理每平方公里多達(dá)100萬(wàn)個(gè)的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備?！?/p>

5G還能夠通過(guò)多接入邊緣計(jì)算(MEC)實(shí)現(xiàn)超低延遲，這可以將工作負(fù)載的處理轉(zhuǎn)移到邊緣端。

5G在哪些地方可幫助物聯(lián)網(wǎng)?

5G對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的影響究竟會(huì)有多大、何時(shí)會(huì)有影響，這在很大程度上取決于使用場(chǎng)景。

研究公司Gartner的高級(jí)首席分析師Bill Menezes表示，5G的主要屬性包括：快得多的數(shù)據(jù)吞吐量、支持大規(guī)模的機(jī)器類通信(數(shù)量眾多的機(jī)器或設(shè)備在沒(méi)有任何人工交互或控制的情況下進(jìn)行通信)，以及超可靠的低延遲通信。

Menezes表示，這項(xiàng)技術(shù)的超可靠性來(lái)自它能夠提供規(guī)定的服務(wù)質(zhì)量或“實(shí)時(shí)”通信，而不是Wi-Fi等基于以太網(wǎng)的技術(shù)盡最大努力傳輸數(shù)據(jù)。此外，以后版本的5G理論上延遲不到1毫秒，而部署的目前這一代Wi-Fi通常延遲為20~40毫秒。

Menezes表示，所有這些屬性“都與物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)，但關(guān)聯(lián)程度取決于物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)和應(yīng)用系統(tǒng)的需求?！?/p>

比如說(shuō)，如果應(yīng)用系統(tǒng)不需要高數(shù)據(jù)速率或低于10毫秒的延遲就可以正常運(yùn)行，實(shí)施大量的低功耗端點(diǎn)可能很合適。Menezes表示，這種場(chǎng)景將主要利用5G未來(lái)支持窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)聯(lián)接的能力，理論上設(shè)備密度每平方公里可支持多達(dá)100萬(wàn)個(gè)低功耗端點(diǎn)。NB-IoT是一種低功耗廣域網(wǎng)無(wú)線電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，支持一系列蜂窩設(shè)備和服務(wù)。

5G還可用于部署需要大量帶寬的數(shù)量較少的設(shè)備。Menezes說(shuō)：“部署監(jiān)控?cái)z像頭的一個(gè)使用場(chǎng)景將更多地依賴5G的高吞吐量/低延遲能力，實(shí)現(xiàn)超高清晰度8K實(shí)時(shí)視頻流，對(duì)設(shè)備密度的要求低得多?！?/p>

Menezes表示，汽車、制造(智能工廠)、建筑以及采礦和油氣等自然資源行業(yè)都是5G有望為物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)機(jī)遇的行業(yè)。他說(shuō)：“但是需求很廣泛，并且因使用場(chǎng)景而異?！?/p>

而5G不是所有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。Menezes表示，企業(yè)組織將繼續(xù)使用各種連接方式，包括Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee和4G-NB-IoT。他說(shuō)：“企業(yè)需要衡量自己實(shí)施的系統(tǒng)將需要其他平臺(tái)在所需的部署場(chǎng)景中無(wú)法提供的哪些性能方面的屬性。”

5G如何與其他選擇相匹配?

Engarto表示，如今的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多通過(guò)有線技術(shù)進(jìn)行聯(lián)接。這包括屏蔽雙絞線局域網(wǎng)和同軸電纜。她說(shuō)：“在一些有限的地區(qū)，Wi-Fi可能有一些用途，”但并非總是很理想。Engarto說(shuō)：“5G使企業(yè)可以部署數(shù)量多得多的傳感器，不需要電纜和每條電纜所需的導(dǎo)管。”

不過(guò)研究公司國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC)的物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施高級(jí)研究分析師Patrick Filkins表示，新的無(wú)線技術(shù)“將是眾多旨在滿足物聯(lián)網(wǎng)全面需求的網(wǎng)絡(luò)解決方案之一?！?/p>

Filkins說(shuō)：“比如說(shuō)，5G可以支持需要任意延遲、可靠性和安全性的端點(diǎn)。雖說(shuō)5G將是物聯(lián)網(wǎng)的瑞士軍刀式解決方案，完全借助單一平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)，但一些企業(yè)可能不需要5G的全部功能。在許多情況下，比如LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))，也可以通過(guò)LoRaWAN等替代方案實(shí)現(xiàn)連接。”

Filkins表示，Wi-Fi-6和Wi-Fi-HaLoW也將在密集短距離物聯(lián)網(wǎng)使用場(chǎng)景中發(fā)揮作用，不過(guò)可靠性可能會(huì)下降。

Filkins說(shuō)：“說(shuō)到承諾零停機(jī)通信，5G是LTE的升級(jí)版，因?yàn)樗谌肓藢?shí)現(xiàn)近乎零的數(shù)據(jù)包丟失的新技術(shù)。”這些技術(shù)包括波束形成、網(wǎng)絡(luò)快速故障切換(冗余基礎(chǔ)設(shè)施和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))、無(wú)線數(shù)據(jù)包重傳和軟件定義網(wǎng)絡(luò)。

Filkins說(shuō)：“此外，5G利用了先進(jìn)的同步及其他信道劃分技術(shù)，可用來(lái)最大限度地利用專用頻譜信道，以確保服務(wù)質(zhì)量。這確保了運(yùn)營(yíng)商5G環(huán)境下的高可靠性?！?/p>

Wi-Fi與5G

Filkins表示，Wi-Fi的可靠性首先受到其傳輸距離的制約。他說(shuō)：“能不能保證服務(wù)級(jí)別是個(gè)未知數(shù)，但在中短距離幾乎肯定有所保證?！贝送?，大多數(shù)Wi-Fi系統(tǒng)部署在未經(jīng)許可的頻段上。隨著更多的數(shù)據(jù)包共享信道，干擾的可能性會(huì)變得更大。

Filkins表示，Wi-Fi6將頻譜切分成資源單元，以幫助解決可靠性問(wèn)題，但是即使有這種改進(jìn)，頻譜問(wèn)題本身仍然存在，“這有可能帶來(lái)干擾。”

Menezes說(shuō)，部署成本、傳輸距離、干擾和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功能都是為實(shí)施的物聯(lián)網(wǎng)確定合適的主要或互補(bǔ)性連接方案時(shí)需要考慮的因素。

“根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能需求的實(shí)施來(lái)做出決定。因此，如果端點(diǎn)或應(yīng)用系統(tǒng)不需要5G性能即可在所需級(jí)別運(yùn)行，這將有助于決定連接方面的選擇?！盡enezes說(shuō)。

Menezes表示，Wi-Fi6或Zigbee可能完全適合智能樓宇控制的一些元素，但對(duì)于高度移動(dòng)的廣域使用場(chǎng)景而言毫無(wú)用處。

“此外，在5G可用，但尚未達(dá)到龐大市場(chǎng)規(guī)模、從而使端點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)頗具競(jìng)爭(zhēng)力的情況下，使用基本商品化的連接技術(shù)(比如藍(lán)牙、Zigbee、RFID或Wi-Fi)的端點(diǎn)可能極具成本效益?！盡enezes說(shuō)。

消費(fèi)品制造商惠而浦的全球產(chǎn)品組織副總裁Shree Dandekar表示，在家庭使用等一些情況下，Wi-Fi通常對(duì)物聯(lián)網(wǎng)而言比蜂窩技術(shù)更有意義?；荻痔峁┞?lián)網(wǎng)廚房和洗衣設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

Dandekar說(shuō)：“科技界基本上認(rèn)同這一觀點(diǎn)，5G技術(shù)不太可能改變這種情形。就連最便宜的蜂窩技術(shù)[NB-IoT或LTE-M]也要比Wi-Fi貴得多。”

另一方面，惠而浦的工廠是全然不同的情況。IT副總裁Michael Berendsen說(shuō)：“這種環(huán)境可能對(duì)Wi-Fi來(lái)說(shuō)是挑戰(zhàn)，因?yàn)樵O(shè)備和機(jī)器實(shí)在太多了，大量的金屬會(huì)影響Wi-Fi信號(hào)?！?/p>

該公司正在俄亥俄州一家洗衣機(jī)工廠的一些自動(dòng)駕駛汽車上測(cè)試5G，“因?yàn)槲覀冋J(rèn)為5G可以提供更好的覆蓋范圍，在這么大的空間內(nèi)表現(xiàn)更穩(wěn)定，” Berendsen如是說(shuō)。

網(wǎng)絡(luò)切片以提升性能

電信運(yùn)營(yíng)商表示，隨著5G日趨成熟，網(wǎng)絡(luò)會(huì)變得越來(lái)越先進(jìn)，這將為物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)更多的可能性。

AT&T Business的5G卓越中心主任Jason Inskeep說(shuō)：“隨著網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，可以借助SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))改進(jìn)邊緣結(jié)構(gòu)的建模，帶寬會(huì)繼續(xù)改善。”

Inskeep說(shuō)：“5G將帶來(lái)的另一個(gè)備受期待的功能是網(wǎng)絡(luò)切片(network slicing)，”從而允許在無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)上使用專用的資源塊。這樣一來(lái)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)開始讓人覺(jué)得如同多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)網(wǎng)絡(luò)，“為實(shí)現(xiàn)更高的性能帶來(lái)了機(jī)會(huì)，從而促進(jìn)自動(dòng)駕駛汽車或‘超視距’無(wú)人機(jī)操控之類的技術(shù)?！?/p>

“5G可以在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)切片保持一定的性能閾值，這是過(guò)去有線網(wǎng)絡(luò)上才具有的特性。”Inskeep說(shuō)。

“這些汽車和無(wú)人機(jī)在收集需要快速處理的大量數(shù)據(jù)，以便使汽車和無(wú)人機(jī)更切實(shí)可行。5G和邊緣計(jì)算全面提供了快速度和低延遲，加上網(wǎng)絡(luò)切片為數(shù)據(jù)提供了各自的‘通道’，這將有助于數(shù)據(jù)在短得多的時(shí)間內(nèi)返回到設(shè)備。”

5G網(wǎng)絡(luò)切片與物聯(lián)網(wǎng)交匯時(shí)，“你就會(huì)開始看到5G平臺(tái)的整體性多么有用，尤其是許多使用場(chǎng)景同時(shí)存在的組織中，”Filkins如是說(shuō)。

Filkins說(shuō)：“一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片可以專用于LPWAN物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，另一個(gè)切片可以連接需要超低延遲的端點(diǎn)。借助5G，理論上可以創(chuàng)建單一的平臺(tái)，就能夠支持傳統(tǒng)上需要覆蓋有線鏈路和無(wú)線鏈路才能支持的物聯(lián)網(wǎng)使用場(chǎng)景。有了5G，你可以使用無(wú)線技術(shù)從單一平臺(tái)支持大多數(shù)此類使用場(chǎng)景。”

Filkins表示，從管理和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的角度來(lái)看，這對(duì)于希望提升物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值的組織應(yīng)該很有吸引力。

更高的端點(diǎn)密度將到來(lái)

InsKeep表示，未來(lái)改進(jìn)的另一個(gè)方面是，每平方公里每個(gè)無(wú)線電路支持更多的會(huì)話。他說(shuō)：“隨著我們改用5G，這個(gè)數(shù)字會(huì)急劇增加，因此終端的密度可能隨之增加。如果出現(xiàn)這一幕，生態(tài)系統(tǒng)會(huì)變得更智能化”，物聯(lián)網(wǎng)的功能也隨之增加。

Szabo說(shuō)：“說(shuō)到物聯(lián)網(wǎng)，我們觸及的只是5G強(qiáng)大功能的一小部分。5G大有潛力徹底改變業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)，支持今天不存在的使用場(chǎng)景?！?/p>

Szabo表示，比如說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)每平方英里有望支持200多萬(wàn)個(gè)聯(lián)網(wǎng)傳感器?！皡f(xié)同使用3D虛擬現(xiàn)實(shí)可以幫助工程師、設(shè)計(jì)師和營(yíng)銷團(tuán)隊(duì)在幾乎零延遲的情況下比較新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)?！?/p>

Szabo表示，Verizon正與合作伙伴和開發(fā)商合作，拓展其5G生態(tài)系統(tǒng)。2020年7月，它宣布了簡(jiǎn)化和加速端到端物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的計(jì)劃。計(jì)劃的一部分是將這家運(yùn)營(yíng)商的5G/LTE網(wǎng)絡(luò)、ThingSpace物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(允許其他公司在Verizon網(wǎng)絡(luò)上設(shè)計(jì)、測(cè)試和連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備)和關(guān)鍵資產(chǎn)傳感器設(shè)備(監(jiān)控光、溫度和壓力等條件)與微軟的Azure云整合起來(lái)，使物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者能夠快速高效地創(chuàng)建新的應(yīng)用程序。

Menezes表示，5G的未來(lái)版本(版本16和17)包括與高級(jí)NBIoT、超低延遲和網(wǎng)絡(luò)切片有關(guān)的許多規(guī)范，它們適用于多種多樣的物聯(lián)網(wǎng)使用場(chǎng)景。

Menezes說(shuō)：“將5G視為主要或互補(bǔ)資源的組織在為規(guī)劃的物聯(lián)網(wǎng)使用場(chǎng)景、應(yīng)用或者為實(shí)施的現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提升所需的性能制定路線圖時(shí)，需要與基于先進(jìn)5G版本的服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施的商業(yè)可用性相匹配?！?/p>

5G可以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)更廣泛的使用

專家們表示，5G的不斷進(jìn)步有助于推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃。

Engarto說(shuō)：“5G將促使市面上的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備呈爆炸式增長(zhǎng)?！?G的超低延遲將為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等新的使用場(chǎng)景鋪平道路，“并為醫(yī)療保健、智能制造和教育等垂直領(lǐng)域的數(shù)字化帶來(lái)新的突破性應(yīng)用前景，”她說(shuō)?！?G可能是建設(shè)智慧城市的關(guān)鍵賦能因素，交通運(yùn)輸、公共安全甚至零售業(yè)方面都有改進(jìn)。”

Menezes表示，大規(guī)模的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信與5G即將整合NB-IoT功能相結(jié)合，有望進(jìn)一步促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的部署。如今的智慧城市面臨的問(wèn)題是，4GLTE之類的其他移動(dòng)無(wú)線技術(shù)或Wi-Fi之類的局域網(wǎng)無(wú)線帶來(lái)了較差的可擴(kuò)展性。

Menezes說(shuō)：“以后版本的5G能夠在覆蓋范圍內(nèi)支持?jǐn)?shù)量多得多的設(shè)備。而且，在中低波段頻譜中，它的傳輸距離會(huì)更遠(yuǎn)，因此覆蓋的范圍比Wi-Fi更大?！?/p>

Szabo表示，5G的出現(xiàn)將“大大加快廣泛采用傳感器的進(jìn)程，以推動(dòng)諸多行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)可以支持最多達(dá)12倍的傳感器密度，NB-IoT之類的技術(shù)會(huì)日趨完善。利用這些技術(shù)收集數(shù)據(jù)，加上數(shù)字孿生等基于云的功能，可實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)的模擬、評(píng)估、預(yù)測(cè)和補(bǔ)救?！?/p>

物聯(lián)網(wǎng)“其實(shí)是將技術(shù)能力與改善業(yè)務(wù)運(yùn)作相連接的一種實(shí)踐，”Filkins說(shuō)。“沒(méi)有人僅僅為了使用一種新技術(shù)而部署物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。在某些行業(yè)，5G將成為推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化的主要角色，可使室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接?！?/p>