從7600萬個5G連接中，我們發現了7種最有前景的5G物聯網應用
5G是第五代移動通信技術，也是第一代專門針對各種垂直物聯網用例設計的移動通信技術。這些新的用例對通信技術提出了更高的要求，包括千兆比特數據傳輸速率、毫秒級延遲、超高網絡可靠性和大規模連接密度。
圖1:44個5G物聯網用例及其成熟水平和市場潛力
近日，物聯網市場調研機構IoT Analytics調研了44種不同的5G物聯網用例，預計到2025年，這些用例將覆蓋7600萬個5G節點。
本文重點介紹了7種最有市場前景的5G物聯網用例，如下所示：
5G物聯網用例#1：車輛遠程信息處理
圖2:OEM車輛遠程信息處理架構示例(圖片來源:FIPA)
汽車運輸業(A&T)有望成為5G物聯網應用中的第一大行業。作為物聯網最成熟的應用領域之一，已經有數百萬輛智能網聯汽車正在使用諸如車輛診斷、位置追蹤和UBI保險(基于用戶使用定價的保險)之類的車輛遠程信息技術。這些應用主要依靠從車輛上收集小容量且非實時的數據，目前數據的傳輸大多基于傳統的蜂窩(2G/3G/4G)網絡，這些技術的性能滿足了它們當前的通信需求。
5G的問世則提供了更多的可能性，相關企業可以實時收集更多關于汽車健康狀況、性能和司機行為的細顆粒度數據，并提供更復雜的服務(例如汽車OEM和汽車經銷商的服務)和新的定價計劃(例如保險公司的服務)。
盡管LTE仍將可能作為這些應用的主要連接技術，但在不久的將來(尤其未來幾年世界許多地區將陸續關閉2G和3G網絡)，IoT Analytics預計許多汽車遠程信息處理技術將同時支持4G和5G連接。在運營商持續推進網絡部署的同時，企業可以充分利用5G增強的能力，以確保其解決方案在未來不會過時。
示例：
三星在2018 CES上發布了“業界首個5G汽車解決方案”，也被稱作TCU遠程控制系統。TCU是三星與哈曼聯手開發的技術，三星在2016年年底收購了哈曼國際。全新的TCU運行宗旨是在未來10年里，汽車將不再是獨立的個體，而是一個更大、更廣泛交通系統的組成部分。在支持蜂窩網絡連接的C-V2X技術支持下，三星與哈曼的5G解決方案可以讓汽車能夠直接與交通信號燈、外部交通管理系統和其它車輛進行通信。換句話說，TCU可以作為單獨汽車與大型交通網絡的連接點。三星表示，全新一代的TCU兼容現有的4G CAT16網絡，未來該平臺還可以直接升級到更高帶寬的5G網絡中。
5G物聯網用例#2：車載信息娛樂
圖3：日產對其基于5G和AR的網聯汽車技術進行了現場測試
車載信息娛樂是另一個相對成熟的應用領域，同樣有望從5G連接中獲益良多。這個用例涉及到向司機和乘客提供信息和娛樂服務，比如最新的交通狀況或天氣預報，以及高清視頻和音樂流媒體。
與LTE相比，5G網絡提供了增強這些應用和支持新應用的能力，比如車載零售和營銷，甚至是基于AR/ VR的導航系統和娛樂服務。
雖然在未來幾年，5G車載信息娛樂將主要通過固定連接(例如使用5G智能手機連接汽車)來實現，然而智能網聯汽車4G/5G雙模解決方案的出現將為更復雜的車載信息娛樂應用鋪平道路。
示例：
今年3月，日產汽車公司與日本移動運營商NTT DOCOMO展開合作，在5G環境下測試了日產最新發布的“無形可視化(Invisible-to-Visible, I2V)”技術。“無形可視化”技術將虛擬與現實世界融為一體，通過將車輛內外部傳感器與云端數據相結合，為駕駛者呈現出“見所未見”的景象，如觀察到道路遠端、周邊建筑物后方或是轉彎處的交通情況。該技術能夠讓駕駛者與乘客連接到虛擬實境(Metaverse)，還可以在虛擬世界中與虛擬人像進行互動。屆時，家人、朋友或其他人物將以三維、增強現實的虛擬技術出現在車內，為駕乘者提供陪伴或輔助。
5G物聯網用例#3:智能電網
圖4：智能電網及其通信網絡示例(圖片來源:ABB，德國電信)
在能源和公用事業領域，5G技術增強的能力特別適合智能電網的實時管理和自動化操作。這些解決方案旨在通過快速檢測和響應電網故障來優化運行和維護，同時滿足電網日益嚴格的要求——例如可再生能源進入電網，分布式能源的集成(DER)，更嚴格的法規和不斷變化的網絡安全威脅。
特別是由于這些DER“微電網”能源的生產具有高度可變性，將它們與電力網絡集成是一項相當具有挑戰性的工作。為了避免過載并確保系統的可靠性，還需要在所有微電網元件之間廣泛地發送消息信號，因為會對通信延遲和網絡可靠性有嚴格的要求，如今只有通過有線通信技術才能完全滿足這些要求。事實上，目前大多數公共事業公司都已經安裝了電網監控系統，通常是基于電力線(PLC)、光纖或銅線的有線通信網絡，而無線通信則僅限于任務不那么關鍵的應用。
然而，隨著公用事業運營商越來越多的使用新的傳感器和控制系統實現電網升級及自動化控制，并將整合可再生能源和電動汽車充電站，預計5G將在很大程度上被采用，因為與有線替代方案相比，它在部署上具有更高的靈活性和更低的成本，同時保證了類似的性能水平。
示例：
諾基亞、ABB和Cargotec公司旗下的Kalmar已經成功進行了工業試驗，利用5G的低延遲功能來支持對時間要求嚴格的應用，并提高智能電網和港口自動化的保護和效率。在首次試驗中，諾基亞和ABB展示了超可靠低延遲通信技術如何能夠應用于中壓配電網中保護應用，特別重要的是為保持配電網運行、保障人員安全和避免設備損壞對嚴重故障進行了立即清除。該試驗已經確認，5G超可靠低延遲通信滿足保護應用程序設置的延遲要求。
5G物聯網用例#4:移動和協作機器人
圖5：2019年博世力士樂在漢諾威展會上的5G AGV演示(圖片來源:NextRobotics)
在工業領域，人們普遍認為5G技術非常適用于各種工業機器人，從靜態協作機器人到完全移動的機器人，如自主導航車輛AGV。這些機器人擁有許多態勢感知傳感器，隨著技術的不斷進步，它們變得越來越智能，能夠自主完成各種任務，比如搬運貨物或進行維修。然而，這些機器人需要處理越來越多的數據，為它們提供足夠的處理能力可能是非常具有挑戰性和昂貴的，尤其是對較小的機器人。
5G可以幫助解決這些問題，由于其低延遲和高可靠性，5G將使部分處理交由邊緣或基于云的服務器，從而將機器人的硬件復雜性和成本降到最低。
示例：
去年，奧迪與愛立信宣布達成合作，以將5G通訊技術運用在奧迪汽車的生產內，打造智能工廠，進一步的提升產能。第一階段的合作將從搭載汽車膠合技術的無線生產機器人開始，測試最關鍵的延遲技術在汽車制程的運用;另一方面，奧迪 Gaimersheim生產技術實驗室也將配合此計劃，開始打造模擬工廠產線環境，加上愛立信的5G技術支持，之后也會陸續在奧迪全球產線進行測試，期望最終能達到大幅提高產能并開拓全新商機之效。
5G物聯網用例#5:視頻監控
圖6：三星和KDDI在東京大田羽田機場國際航站樓安裝的5G視頻監控系統(圖片來源:三星)
視頻監控和分析是另一個有望在5G網絡下蓬勃發展的應用。由于近年來對公共安全的威脅日益增加，世界上許多政府和市政當局都在積極投資公共監控和安全系統，預計未來這一趨勢將會進一步加速。
如今，大多數公共視頻監控系統仍然依賴有線連接，但無線通信(如Wi-Fi或蜂窩網絡)技術部署更簡便、速度更快，而且與有線網絡相比成本通常更低，因而越來越受歡迎。
在靜態閉路電視系統中，Wi-Fi是首選方案，而蜂窩連接特別是LTE，則更適用于臨時安裝的靜態視頻監控(例如建筑工地、音樂會、節日、選舉集會等公共活動)和移動視頻監控中(例如，在警車、公共交通、無人機或執法人員隨身攜帶的攝像頭)。
雖然LTE網絡為遠程訪問現場高清視頻提供了良好的性能保證，但5G的應用將為更復雜的實時視頻內容分析和大量相機的部署提供所需的性能提升。
示例：
今年初，三星電子與日本電信運營商KDDI宣布雙方已使用28GHz頻譜在日本東京一個火車月臺完成了4K UHD(超高清)監控視頻傳輸測試。此次試驗展示了5G如何被用于提升火車乘客的安全。兩家公司表示，通過實時收集和分析4K UHD視頻，將為負責監控錄像的工作人員的減輕部分負擔。同時，這還能幫助他們提前發現危險，提高整體安全。在演示中，從巡檢的4K安全攝像頭和安全機器人收集的視頻文件，通過支持5G技術的平板電腦進行發送。這些視頻文件將被發送至基站，并在監控室的顯示屏和VR眼鏡上進行顯示。通過收集和分析在服務器上收到的4K文件，在車站發現任何可疑人物或物體將成為可能。
5G物聯網用例#6& #7：協同智能駕駛
圖7：啟用5G的交通安全服務(圖片來源:SK電訊)
從中長期來看，5G預計對汽車運輸業的最大影響是，能在汽車和其他道路用戶之間共享實時的交通和道路狀況信息。這些新的協同駕駛和協助駕駛服務同時適用于單個車輛和公共交通運輸(由表1中兩個不同的氣泡來表示，分別代表單個車輛的協同移動和智慧城市交通)。這需要通過在車輛和其它道路使用者(如行人、騎自行車的人等)身上安裝5G通信設備以建立一個基于5G的V2X(Vehicle-to-Everything)基礎設施。
這種智能交通系統通過分析路邊基礎設施和道路車輛收集的實時交通數據，進而及時警告司機前方的危險道路狀況、交通阻塞和即將到來的安全隱情，提高道路安全和交通效率。目前，基于蜂窩的V2X通信是3GPPRel-14和15的內容，而基于5G的V2X將作為3GPPRel-16的一部分內容推出，并于2020年正式發布。
示例：
今年年初，韓國運營商SK電訊和首爾市政府開始測試一個名為“合作智能交通系統”(C-ITS)的項目，旨在到2020年年底建設先進的交通基礎設施和通信技術。SK電訊將在首爾的主要道路安裝5G傳感器，并為公共汽車和出租車提供5G電信終端設備。SK電訊還將建立一個控制中心，以收集數據并提供與安全相關的信息。配備5G設備的公共汽車和出租車將與車站和交通信號燈通信以收集數據。如果發現任何危險因素，SK電訊和首爾市政府將分析數據并向公交車和出租車發送通知。該信息還通過SK電訊的T Map導航應用提供給普通汽車，以降低事故風險。
