到2025年，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)端點(diǎn)的數(shù)量將從幾百萬增加到超過550億。5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將是導(dǎo)致這一擴(kuò)張的最重要因素之一。

而5G連接對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)來說是個(gè)好消息。這在一定程度上是因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)將顯著提高這些互連設(shè)備的性能和可靠性。

5G對(duì)物聯(lián)網(wǎng)意味著什么?

5G或第五代無線是蜂窩技術(shù)的最新版本，旨在顯著提高無線設(shè)備的響應(yīng)能力和速度。

國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)為新技術(shù)制定了最低限度的指導(dǎo)方針，第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)進(jìn)一步定義和標(biāo)準(zhǔn)化了該技術(shù)。

雖然最初的5G標(biāo)準(zhǔn)版本3GPP第15版，側(cè)重于升級(jí)移動(dòng)寬帶(eMBB)，以提供更大的容量、更快的吞吐量和更低的延遲，但它還定義了5G新無線電(NR)技術(shù)基礎(chǔ)，該技術(shù)基礎(chǔ)將用作未來的發(fā)展平臺(tái)。

在接下來的5G規(guī)范更新中，3GPP第16版，通過增加新功能，將5G的覆蓋范圍擴(kuò)展到其他領(lǐng)域。第16版提供改進(jìn)的超可靠低延遲通信(eURLLC)以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)延遲、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)支持時(shí)間確定性通信，以及非授權(quán)頻譜(NR-U)和專用網(wǎng)絡(luò)輔助以實(shí)現(xiàn)更靈活的部署。

第16版還引入了高可靠性5G地理定位，它補(bǔ)充了GNSS等當(dāng)前定位服務(wù)，并支持資產(chǎn)跟蹤等各種5G物聯(lián)網(wǎng)用例。

5G還將有效地連接數(shù)十億中等復(fù)雜性的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如環(huán)境傳感器設(shè)備和電表。通常，這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具有延遲容忍、低復(fù)雜性和高能效的特點(diǎn)。

雖然第16版開始處理任何這些具有極高性能(例如IIoT)和極其簡(jiǎn)單的復(fù)雜性(例如NB-IoT)的關(guān)鍵任務(wù)節(jié)點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)需求，但兩者之間存在廣泛的物聯(lián)網(wǎng)用例。作為回應(yīng)，3GPP第17版引入了5GNR-Light，它將為工業(yè)相機(jī)、高端可穿戴設(shè)備、入門級(jí)智能手機(jī)等復(fù)雜性降低的設(shè)備提供新的效率。

在5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的好處

5G提供更快、更可靠和更安全的通信，這推動(dòng)了自動(dòng)駕駛汽車、可再生能源智能電網(wǎng)以及用于工廠車間部署的人工智能機(jī)器人的發(fā)展。它正在釋放一個(gè)龐大的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)可以通過適當(dāng)?shù)膸?、延遲和定價(jià)權(quán)衡，為數(shù)十億個(gè)連接的設(shè)備提供服務(wù)。讓我們更詳細(xì)地研究這些優(yōu)勢(shì)：

1.支持設(shè)備間高速數(shù)據(jù)交換

任何物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施的盈利能力最終取決于其功能，這取決于它與其他幾個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、平板電腦和手機(jī)、網(wǎng)站或應(yīng)用形式的技術(shù)以及其他類型軟件的連接速度。隨著5G的到來，數(shù)據(jù)傳輸速率將大幅提高。報(bào)告顯示，5G確實(shí)將比LTE網(wǎng)絡(luò)快10倍。這種速度的提高將使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠比以往更快地轉(zhuǎn)換和交換數(shù)據(jù)。

2.使網(wǎng)絡(luò)更可靠

除了提供更快的連接外，5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，從而帶來更高的安全性和可靠性。可靠和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)條件對(duì)于任何物聯(lián)網(wǎng)都至關(guān)重要，尤其是對(duì)于依賴實(shí)時(shí)更新的監(jiān)控系統(tǒng)，如安全系統(tǒng)、監(jiān)控?cái)z像頭和其他連接設(shè)備。由于5G網(wǎng)絡(luò)支持更多連接設(shè)備的能力，用戶將享受各種連接設(shè)備的更高可靠性。

3.以更低的延遲改善用戶體驗(yàn)

延遲是一個(gè)動(dòng)作完成之前存在的時(shí)間間隔，以及它的后續(xù)響應(yīng)。例如，從點(diǎn)擊網(wǎng)站鏈接到瀏覽器顯示該網(wǎng)站的時(shí)間。與4GLTE相比，5G網(wǎng)絡(luò)將大大減少延遲。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明它可能低于5毫秒。這種降低的延遲將允許實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，這將支持物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和人工智能(AI)等新應(yīng)用。

4.支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施

5G將提供更寬的頻率范圍，容量是4G的1000倍。它將能夠連接眾多支持互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，如智能手機(jī)、傳感器和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備，并同時(shí)管理眾多高需求的應(yīng)用程序。由于其低成本、能源效率和可靠的覆蓋范圍，它允許大規(guī)模部署更高效和易于使用的設(shè)備。

5.通過網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)物聯(lián)網(wǎng)使用進(jìn)行分段

5G支持安裝虛擬化網(wǎng)絡(luò)，通常稱為網(wǎng)絡(luò)切片，使用戶和制造商能夠提供定制連接。確定連接優(yōu)先級(jí)和調(diào)整延遲有助于確保網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生過載或?yàn)?zāi)難時(shí)具有彈性。例如，在醫(yī)院中，網(wǎng)絡(luò)可能被構(gòu)建為優(yōu)先考慮外科醫(yī)生和機(jī)器人之間存在的連接，而不是患者使用的通信。因此，即使在網(wǎng)絡(luò)處于最大容量時(shí)也可以保護(hù)緊急通信。

2023年5G的頂級(jí)物聯(lián)網(wǎng)用例

到2023年，5G網(wǎng)絡(luò)的主流化將在以下物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施領(lǐng)域產(chǎn)生最大的影響：

1.智能家居和智慧城市

智能家居、手表和手機(jī)同步的物聯(lián)網(wǎng)小工具和健身應(yīng)用現(xiàn)在風(fēng)靡一時(shí)。由于目前對(duì)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模依賴，5G的未來在20年后將大為不同。無人駕駛汽車和垃圾管理等公用事業(yè)服務(wù)的自動(dòng)化將得到廣泛部署。為了盡量減少溫室氣體排放和污染，智能電網(wǎng)和環(huán)境監(jiān)測(cè)的使用也將增加。

2.智能電網(wǎng)和公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)

如今，電力需求繼續(xù)上升。智能電網(wǎng)和虛擬電廠是解決這個(gè)問題的技術(shù)答案。5G實(shí)現(xiàn)了智能電網(wǎng)的實(shí)時(shí)管理和自動(dòng)化。一旦我們開始及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并提供補(bǔ)救措施，維護(hù)工作也將得到簡(jiǎn)化。

與有線替代方案相比，5G具有更快的部署速度和更低的成本，因此被廣泛接受。因此，公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)商逐漸將新的傳感器、控制系統(tǒng)和可再生能源納入其網(wǎng)絡(luò)。

3.國(guó)家安全與視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控是另一種以5G為中心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，預(yù)計(jì)會(huì)蓬勃發(fā)展。鑒于最近的全球發(fā)展，政府愿意對(duì)公共監(jiān)控和安全措施進(jìn)行投資。目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)依賴于有線通信，但無線網(wǎng)絡(luò)的引入可能會(huì)加快安裝速度并降低成本，同時(shí)與有線系統(tǒng)相比提高了連接性和性能。

結(jié)論

5G是一項(xiàng)全球性技術(shù)，正在利用3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)部署。它的創(chuàng)建是為了確保對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的兼容性和支持，并且它仍在不斷改進(jìn)商定的標(biāo)準(zhǔn)。除了4G對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的支持外，3GPP標(biāo)準(zhǔn)的第15版和第16版將為具有5G特性的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供額外支持，例如超安全和可靠性以及低延遲。

5G的其他進(jìn)步，如網(wǎng)絡(luò)切片、安全網(wǎng)絡(luò)和5G核心，將有助于實(shí)現(xiàn)能夠支持大量連接設(shè)備的全球物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的愿景。隨著5G的快速主流化和物聯(lián)網(wǎng)的日益普及，整個(gè)過程計(jì)劃于2023年開始。