物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)蓬勃發(fā)展，隨著5G蜂窩技術(shù)的普及和商業(yè)服務(wù)趕上已經(jīng)在醞釀中的增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)，可以期待5G蜂窩技術(shù)的巨大推動(dòng)。
康寧公司(Corning)無(wú)線解決方案和產(chǎn)品線管理副總裁米歇爾·恩加托(MichelleEngarto)表示：“由于5G可用的頻譜增加，它增加了整體帶寬，并允許大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接。”康寧公司主要為建筑內(nèi)蜂窩產(chǎn)品制造分布式天線系統(tǒng)。
電信提供商VerizonBusiness負(fù)責(zé)無(wú)線、物聯(lián)網(wǎng)和合作伙伴關(guān)系的副總裁史蒂夫·薩博(SteveSzabo)表示，5G的幾個(gè)特征有助于轉(zhuǎn)變行業(yè)和連接。
其一是超高吞吐量。Szabo說(shuō)：“我們?cè)谂c供應(yīng)商的試驗(yàn)中看到，峰值速度高達(dá)4Gbps，這可以讓你感受到5G的能力，”Szabo說(shuō)，有可能達(dá)到10Gbps。
另一個(gè)是用于數(shù)據(jù)收集的高傳感器密度，這將使工廠車間數(shù)字化，并實(shí)現(xiàn)更高的可視化和更高的生產(chǎn)力，而無(wú)需復(fù)雜的布線或傳統(tǒng)技術(shù)。
Szabo說(shuō)：“高傳感器密度就是將數(shù)以千計(jì)(或)數(shù)百萬(wàn)的傳感器放在一起，并利用它們進(jìn)行資產(chǎn)跟蹤、警報(bào)等。”“5GonmmWave技術(shù)是為處理數(shù)百萬(wàn)個(gè)連接的傳感器而建造的，事實(shí)上，它能夠管理每平方公里100萬(wàn)個(gè)連接的設(shè)備”。
超邊緣MEG（ultra-Edge-MEG）也可通過(guò)低延遲移動(dòng)計(jì)算工作負(fù)載。
5G可以幫助物聯(lián)網(wǎng)
5G對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的影響究竟有多大，何時(shí)影響，在很大程度上取決于用例。
研究公司Gartner的高級(jí)首席分析師比爾·梅內(nèi)澤斯（BillMenezes）表示，5G的主要特點(diǎn)包括顯著更快的數(shù)據(jù)吞吐量；支持大量機(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、低延遲的通信。
Menezes說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)的超可靠性來(lái)自于其提供規(guī)定服務(wù)質(zhì)量或“實(shí)時(shí)”通信的能力，而不是基于以太網(wǎng)的技術(shù)如Wi-Fi的最大努力數(shù)據(jù)傳輸。此外，他說(shuō)，在以后的版本中，5G的理論延遲不到1毫秒，而當(dāng)前一代Wi-Fi部署中通常延遲為20至40毫秒。
Menezes說(shuō)，所有這些屬性“都與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，但關(guān)聯(lián)程度取決于物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)和應(yīng)用程序的需求”。
例如，使用一個(gè)不需要高數(shù)據(jù)速度或小于10毫秒延遲的應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)大量低功耗端點(diǎn)可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。Menezes說(shuō)，這樣的場(chǎng)景將主要利用5G未來(lái)支持窄帶IoT（NB-IoT）連接的能力，理論上每平方公里的設(shè)備密度高達(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還可以服務(wù)于需要大量帶寬的較少設(shè)備的部署。Menezes說(shuō)：“部署監(jiān)控?cái)z像機(jī)的用例將更多地依賴于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)備密度的要求要低得多。”
Menezes說(shuō)，汽車、制造業(yè)（智能工廠）、建筑業(yè)以及采礦業(yè)、石油天然氣等自然資源行業(yè)都是物聯(lián)網(wǎng)的5G機(jī)遇所在。“但是需求是廣泛的，并且會(huì)因用例而有所不同，”他表示。
而5G并不是所有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。Menezes說(shuō)，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。他表示：“企業(yè)需要衡量他們的實(shí)現(xiàn)將需要哪些性能特定屬性，而其他平臺(tái)在需要的部署場(chǎng)景中不能提供這些屬性。”
5G如何與其他選擇相匹配
Engarto說(shuō)，如今的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多通過(guò)有線技術(shù)進(jìn)行連接。包括屏蔽雙絞線LAN和同軸電纜。她說(shuō)：“在某些有限的地區(qū)，Wi-Fi可能有一些用途”，但并不總是理想的。恩加托說(shuō)：“5G使更多的傳感器能夠安裝到位，而不需要為每根電纜安裝電纜和導(dǎo)管。”
但研究公司國(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)研究分析師帕特里克·菲爾金斯（PatrickFilkins）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”。
“例如，5G可以解決需要任意延遲、可靠性和安全性的端點(diǎn)，”菲爾金斯說(shuō)。“雖然5G將是物聯(lián)網(wǎng)的瑞士軍刀式解決方案，全部來(lái)自單一平臺(tái)，但一些企業(yè)可能不需要5G的全部功能。在許多情況下，例如LPWAN[低功耗廣域網(wǎng)]，您可以通過(guò)LoRaWAN等替代方案實(shí)現(xiàn)連接。”
Filkins說(shuō)，Wi-Fi-6和Wi-Fi-HaLoW也將在密集、短距離物聯(lián)網(wǎng)使用案例中發(fā)揮作用，盡管可能會(huì)降低可靠性。
菲爾金斯說(shuō)：“5G是LTE的一個(gè)提升，在實(shí)現(xiàn)零停機(jī)通信方面，5G采用了新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了近乎零的數(shù)據(jù)包丟失。”。這些技術(shù)包括波束形成、網(wǎng)絡(luò)快速故障轉(zhuǎn)移（冗余基礎(chǔ)設(shè)施和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）、無(wú)線分組重傳和軟件定義網(wǎng)絡(luò)。
“此外，5G還利用了先進(jìn)的同步技術(shù)和其他信道劃分技術(shù)，最大限度地利用專用頻譜信道，確保服務(wù)質(zhì)量，”菲爾金斯說(shuō)。“這確保了運(yùn)營(yíng)商5G環(huán)境中的[高]可靠性。”
Wi-Fi與5G
Filkins說(shuō)，Wi-Fi的可靠性首先受到其范圍的挑戰(zhàn)。他表示：“你可能能夠保證服務(wù)水平，也可能不能保證，但幾乎可以肯定的是，你只能保證中短期范圍內(nèi)的服務(wù)水平。”此外，他說(shuō)，大多數(shù)Wi-Fi系統(tǒng)都部署在未經(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說(shuō)，Wi-Fi6通過(guò)將頻譜拼接到資源單元來(lái)幫助解決可靠性問(wèn)題，但是即使有了這些改進(jìn)，頻譜本身仍然存在問(wèn)題，“這會(huì)帶來(lái)潛在的干擾。”
Menezes說(shuō)，部署成本、范圍、干擾和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能力都是確定物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施正確的主要或補(bǔ)充連接選項(xiàng)的因素。
Menezes說(shuō)：“根據(jù)實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)性能要求來(lái)做出決定。”“因此，如果端點(diǎn)或應(yīng)用程序不需要5G性能即可在所需級(jí)別運(yùn)行，這將有助于決定連接性。”
Menezes說(shuō)，Wi-Fi6或Zigbee可能完全適合智能建筑控制的某些元素，但對(duì)于高度移動(dòng)的廣域應(yīng)用來(lái)說(shuō)卻毫無(wú)用處。
“此外，在5G可用但尚未達(dá)到顯著市場(chǎng)規(guī)模以提高端點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力的情況下，使用基本商品化的連接技術(shù)（例如藍(lán)牙，Zigbee，RFID或Wi-Fi）的端點(diǎn)可能會(huì)更具成本效益，Menezes說(shuō)。
消費(fèi)品制造商惠而浦（whillpool）全球產(chǎn)品組織（GlobalProductOrganization）副總裁什里丹德卡爾（ShreeDandekar）表示，在某些情況下，比如家庭使用，Wi-Fi通常對(duì)物聯(lián)網(wǎng)比蜂窩更有意義?；荻痔峁┗ヂ?lián)廚房和洗衣設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
Dandekar說(shuō)：“科技界與這一觀點(diǎn)基本一致，5G技術(shù)不太可能改變這一點(diǎn)。”“即使是最便宜的蜂窩技術(shù)[NB-IoT或LTE-M]也比Wi-Fi貴得多。”
另一方面，惠而浦的工廠則是完全不同的情況。IT副總裁邁克爾·貝倫森(MichaelBerendsen)表示：“這種環(huán)境可能會(huì)對(duì)Wi-Fi構(gòu)成挑戰(zhàn)，因?yàn)樵O(shè)備和機(jī)器太多了；只是大量的金屬會(huì)影響Wi-Fi信號(hào)。”
該公司正在俄亥俄州的一家洗衣機(jī)工廠對(duì)其一些自動(dòng)駕駛汽車進(jìn)行5G測(cè)試，“因?yàn)槲覀兿嘈?G可以提供更好的覆蓋范圍，并在如此大的空間內(nèi)更加一致，”貝倫森說(shuō)。
網(wǎng)絡(luò)切片以獲得更好的性能
電信運(yùn)營(yíng)商表示，隨著5G技術(shù)的成熟，網(wǎng)絡(luò)將越來(lái)越先進(jìn)，這將為物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)更多可能性。
at&TBusiness5G卓越中心主任JasonInskeep說(shuō)：“隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）對(duì)邊緣結(jié)構(gòu)建模的改進(jìn)，帶寬將繼續(xù)提高。”
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，”允許在無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）上使用專用的資源塊。通過(guò)這種方式，蜂窩網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始呈現(xiàn)出多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）網(wǎng)絡(luò)的感覺(jué)，“為驅(qū)動(dòng)自動(dòng)汽車或‘超視距’無(wú)人機(jī)操作等技術(shù)創(chuàng)造了更高性能的機(jī)會(huì)。”。
Inskeep說(shuō)，5G“可以在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)部分保持一定的性能閾值，這一特性曾經(jīng)只在有線端可用”。
“這些汽車和無(wú)人機(jī)正在收集大量需要快速處理的數(shù)據(jù)，以便使它們更具可行性。5G和邊緣計(jì)算提供了端到端的速度和較低的延遲，再加上網(wǎng)絡(luò)切片，為數(shù)據(jù)提供了自己的“通道”，這將有助于數(shù)據(jù)在更短的時(shí)間內(nèi)返回設(shè)備。”
當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)切片與物聯(lián)網(wǎng)交叉時(shí)，“你開(kāi)始看到5G平臺(tái)的整體是如何有用的，特別是在有許多用例同時(shí)運(yùn)行的組織中，”菲爾金斯說(shuō)。
“一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片可以專用于LPWAN物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃，而另一個(gè)可以連接需要超低延遲的端點(diǎn)，”菲爾金斯說(shuō)。“通過(guò)5G，理論上可以創(chuàng)建一個(gè)能夠解決傳統(tǒng)上通過(guò)覆蓋有線和無(wú)線鏈路組合解決的物聯(lián)網(wǎng)用例的單一平臺(tái)。通過(guò)5G，您可以使用無(wú)線技術(shù)從單個(gè)平臺(tái)解決大多數(shù)此類使用情形。”
費(fèi)爾金斯說(shuō)，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)值的組織來(lái)說(shuō)應(yīng)該是非常有吸引力的。
更好的端點(diǎn)密度即將到來(lái)
InsKeep說(shuō)，未來(lái)改進(jìn)的另一個(gè)領(lǐng)域是實(shí)現(xiàn)每平方公里每個(gè)無(wú)線電設(shè)備更多的會(huì)話。他說(shuō)：“隨著我們轉(zhuǎn)向5G，這個(gè)數(shù)字會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，因此終端的密度可能會(huì)增加。”“隨著這種情況的發(fā)生，生態(tài)系統(tǒng)可以變得更加智能”，物聯(lián)網(wǎng)的功能也可以增加。
“當(dāng)涉及到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，我們只是觸及了5G力量的皮毛，”Szabo說(shuō)。“5G轉(zhuǎn)變業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的潛力是巨大的，可以實(shí)現(xiàn)今天不存在的用例。”
例如，一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)每平方英里可能支持超過(guò)200萬(wàn)個(gè)連接的傳感器，Szabo說(shuō)。“與3D虛擬現(xiàn)實(shí)的合作可以幫助工程師、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)。”
Szabo說(shuō)，Verizon正與合作伙伴和開(kāi)發(fā)商合作，拓展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。這其中的一部分是整合運(yùn)營(yíng)商的5G/LTE網(wǎng)絡(luò)、ThingSpace物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（允許公司在Verizon網(wǎng)絡(luò)上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行原型、測(cè)試和連接）和關(guān)鍵資產(chǎn)傳感器設(shè)備（監(jiān)控光線、溫度等條件），以及壓力），微軟的Azure云使物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)者能夠快速高效地創(chuàng)建新的應(yīng)用程序。
Menezes說(shuō)，5G的未來(lái)迭代（版本16和17）包括許多與高級(jí)NBIoT、超低延遲和網(wǎng)絡(luò)切片相關(guān)的規(guī)范，這些規(guī)范適用于各種類型的物聯(lián)網(wǎng)用例。
Menezes表示:“將5G視為主要或互補(bǔ)[資源]的組織需要將其規(guī)劃的物聯(lián)網(wǎng)使用案例或應(yīng)用的路線圖——或現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施所需的性能更新——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。”
5G可以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的更多使用
專家表示，5G技術(shù)的不斷進(jìn)步有助于推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃。
“5G將導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在市場(chǎng)上的爆炸性增長(zhǎng)，”Engarto說(shuō)。5G的超低延遲將為增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)等新的使用案例鋪平道路，“并為醫(yī)療、智能制造和教育等垂直領(lǐng)域的數(shù)字化開(kāi)辟新的突破性可能性，”她說(shuō)。“這可能是建設(shè)智慧城市的關(guān)鍵推動(dòng)因素，交通、公共安全甚至零售業(yè)都有進(jìn)步。”
Menezes說(shuō)，大規(guī)模的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信與5G即將整合的NB-IoT功能相結(jié)合，可能會(huì)進(jìn)一步鼓勵(lì)物聯(lián)網(wǎng)的部署。Menezes說(shuō)，這可能包括智慧城市，這些城市可能無(wú)法通過(guò)其他移動(dòng)無(wú)線技術(shù)（如4GLTE）或LAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（如Wi-Fi）來(lái)實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性。
Menezes說(shuō)：“5G在以后的版本中能夠在覆蓋范圍內(nèi)支持更多的設(shè)備。”。“而且，在中、低頻段頻譜中，它的傳輸距離會(huì)更遠(yuǎn)，因此覆蓋的區(qū)域比Wi-Fi更大。”
Szabo說(shuō)，5G的出現(xiàn)將“大大加快傳感器化進(jìn)程，以推動(dòng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”。“大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)可以支持多達(dá)12倍的傳感器密度，并且技術(shù)（例如NB-IoT）將不斷發(fā)展。從這些數(shù)據(jù)以及基于云的功能（如數(shù)字孿生）收集的數(shù)據(jù)將實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)的模擬，評(píng)估，預(yù)測(cè)[和]補(bǔ)救。”
物聯(lián)網(wǎng)“實(shí)際上是連接技術(shù)能力和改善商業(yè)運(yùn)作的一種實(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)化的前沿，使室內(nèi)和室外環(huán)境實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。”
