01
企業(yè)的機(jī)會(huì)和贏利點(diǎn)
5G移動(dòng)技術(shù)會(huì)深刻影響物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。
目前正在部署的5G移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)是從現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)演變而來的，4G網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)為許多用戶服務(wù)。5G預(yù)計(jì)將持續(xù)到未來很長(zhǎng)一段時(shí)間，可以滿足當(dāng)前的需求，比如智能能源應(yīng)用，但是可以預(yù)測(cè)的情況是仍需一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用，比如自動(dòng)駕駛汽車。
隨著管理技術(shù)的升級(jí)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商將需要確保他們的網(wǎng)絡(luò)同時(shí)支持當(dāng)前和未來的用例需求，同時(shí)謹(jǐn)慎的運(yùn)營(yíng)商也將管理投資，以確�？蛻粼诰W(wǎng)絡(luò)向5G過渡時(shí)得到支持。
大多數(shù)5G案例場(chǎng)景可以分為三個(gè)主要類別:增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)、大規(guī)模低功耗接入（mMTC）和低延時(shí)高可靠通信（uRLLC），每個(gè)場(chǎng)景都有自己的速度、容量和延遲要求。雖然4G將繼續(xù)被許多消費(fèi)者和企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用戶使用，但5G為物聯(lián)網(wǎng)提供了4G或其他技術(shù)無法提供的一系列好處。這包括5G支持大量靜態(tài)和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能力，這些設(shè)備具有不同的傳輸速度范圍。
由于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，5G的靈活性對(duì)于尋求支持滿足通信嚴(yán)格要求的企業(yè)將變得更加重要。5G的超高可靠性和低延遲將使自動(dòng)駕駛汽車、智能電網(wǎng)、增強(qiáng)的工廠自動(dòng)化和其他高要求的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。
云計(jì)算、人工智能和邊緣計(jì)算都將有助于處理物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，因?yàn)?G擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)容量。隨著進(jìn)一步的5G技術(shù)發(fā)展，如網(wǎng)絡(luò)切片、非公共網(wǎng)絡(luò)和5G核心網(wǎng)絡(luò)，最終將有助于實(shí)現(xiàn)全球物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的愿景，支持大量連接設(shè)備。
02
5G發(fā)展概述
第一批5G網(wǎng)絡(luò)目前正在世界各地部署，人們預(yù)期這種先進(jìn)的移動(dòng)技術(shù)將在許多國(guó)家的數(shù)字轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)成功中發(fā)揮重要作用。
本文著眼于5G對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的影響，并與其他技術(shù)相比，研究5G的一些獨(dú)特特征和好處。其中還介紹了可以使用現(xiàn)有蜂窩技術(shù)(如3G和4G)支持的物聯(lián)網(wǎng)案例，并討論了5G至關(guān)重要的用例。這篇論文的重點(diǎn)是移動(dòng)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的部署，旨在為非技術(shù)用戶和企業(yè)內(nèi)通信系統(tǒng)的消費(fèi)者提供一個(gè)教育文檔。
物聯(lián)網(wǎng)連接的數(shù)量將在未來五年內(nèi)激增。The GSMA intelligence預(yù)測(cè)，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)連接的總數(shù)量將增至252億。據(jù)估計(jì)，其中31億將使用移動(dòng)技術(shù)，包括低功耗廣域移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。
今天的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用各種各樣的無線技術(shù)。這些技術(shù)包括短程技術(shù)，通常使用未經(jīng)許可的頻譜，如WiFi、藍(lán)牙、ZigBee和Z-wave以及廣域蜂窩技術(shù)，使用許可的頻譜，如GSM、LTE和5G。替代解決方案例如在未經(jīng)許可的頻譜中運(yùn)行的低功率技術(shù)，包括LoRa和Sigfox。蜂窩技術(shù)在許可的頻譜中運(yùn)行，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了許多好處，包括增強(qiáng)供應(yīng)、設(shè)備管理和服務(wù)支持。
更重要的是，蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供全球覆蓋和高水平的可靠性、安全性和性能，這是最苛刻的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需要的。
目前的LTE或4G網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)與5G共存，在未來幾年，隨著5G網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)的擴(kuò)展，它們將提供足夠的覆蓋范圍和容量，以滿足各種不同的使用情況。
然而，5G給物聯(lián)網(wǎng)帶來的一系列好處是4G或其他技術(shù)無法提供的。這包括5G支持大量靜態(tài)和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能力，這些設(shè)備的速度、帶寬和服務(wù)質(zhì)量要求各不相同。其中大部分可分為三大類: 增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)、大規(guī)模低功耗接入（mMTC）和低延時(shí)高可靠通信（uRLLC）。
目前部署的5G網(wǎng)絡(luò)是建立在4G網(wǎng)絡(luò)之上的，4G網(wǎng)絡(luò)同時(shí)采用了LTE (LTE- m)和窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)，5G提供了支持現(xiàn)有和未來用例所需的功能。
GSMA預(yù)計(jì)，5G在其早期部署中將提供高速、低延遲、可靠和安全的移動(dòng)寬帶。隨著時(shí)間的推移,大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將連接到5 G網(wǎng)絡(luò),支持超可靠和低延遲通信。5G和無線邊緣技術(shù)支持要求用例,如自主駕駛、時(shí)序要求嚴(yán)格的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)流程和增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)(AR / VR)。
移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),使用LTE-M或NB-IoT技術(shù),繼續(xù)獲得牽引力需要低功率大范圍的應(yīng)用程序連接性。(LPWA) 2019年10月,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)推出了商業(yè)LTE-M和NB-IoT網(wǎng)絡(luò)這些網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)發(fā)展,并無縫地與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)5 G NR(新收音機(jī))連接。
從核心網(wǎng)絡(luò)的角度來看，現(xiàn)有的LTE核心(增強(qiáng)型分組核心/EPC)和新的5G核心(5GC)都將繼續(xù)支持移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)向未來的演進(jìn)。
03
5G物聯(lián)網(wǎng)解決方案
3.1介紹
標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)3GPP對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和NR規(guī)范進(jìn)行了大量改進(jìn)，以改善對(duì)消費(fèi)者和企業(yè)使用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的支持。
3GPP第16版是5G規(guī)范的第二階段，計(jì)劃于2019年12月完成。第16版將增強(qiáng)5G NR的能力，并引入對(duì)關(guān)鍵功能的支持，如:超可靠低延遲通信（URLLC）以及非公共網(wǎng)絡(luò)。
3.2超可靠低延遲通信(URLLC)
適應(yīng)力將是5G時(shí)代的關(guān)鍵，因?yàn)橐苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)被明確要求支持超可靠和關(guān)鍵的系統(tǒng)，比如工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)控制和自動(dòng)駕駛汽車。根據(jù)GSMA5，這是5G的一個(gè)重要賣點(diǎn)，并反映在URLLC被認(rèn)定為5G機(jī)遇的關(guān)鍵支柱之一。URLLC對(duì)于企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用例以及消費(fèi)者領(lǐng)域的智能城市和智能家居應(yīng)用至關(guān)重要。
例如，智能城市可以使用URLLC的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來更有效地管理交通，防止擁堵，并提前發(fā)出事故預(yù)警，這對(duì)道路使用者有利。在智能家庭中，URLLC的功能將帶來許多好處，支持在線游戲和AR/VR設(shè)備。更快的響應(yīng)時(shí)間和更高的可靠性將減少傳輸延遲，提供更身臨其境的體驗(yàn)。
低延遲連接對(duì)于自動(dòng)駕駛(如自動(dòng)車輛)或執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)(如控制工業(yè)設(shè)備)的機(jī)器非常重要。低延遲將使5G網(wǎng)絡(luò)得到優(yōu)化，實(shí)時(shí)處理大量變化的數(shù)據(jù)，這是其他技術(shù)無法做到的。
綜上所述，關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng)所需的可靠性和低延遲將通過全球標(biāo)準(zhǔn)支持的5G技術(shù)得到最好的滿足。
3.3非公開網(wǎng)絡(luò)
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常需要高水平的安全性和可靠性。這些包括工業(yè)機(jī)器人、工廠車輛、預(yù)測(cè)性維護(hù)、連接工具、可穿戴技術(shù)典型的公共網(wǎng)絡(luò)可能無法滿足企業(yè)對(duì)這些應(yīng)用程序的嚴(yán)格要求。3GPP Rel-16將非公共網(wǎng)絡(luò)(通常稱為“專用網(wǎng)絡(luò)”)定義為服務(wù)于企業(yè)需求的網(wǎng)絡(luò)。
一些獨(dú)立的頻譜選項(xiàng)，包括專用物聯(lián)網(wǎng)頻帶、共享頻帶和未授權(quán)頻帶，可用于啟用非公共網(wǎng)絡(luò)。
此外，運(yùn)營(yíng)商可以分配部分頻譜資源來支持這些網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)需要，非公共網(wǎng)絡(luò)可以連接到公共網(wǎng)絡(luò)，也可以限制到特定的工廠或站點(diǎn)。5G技術(shù)再一次為企業(yè)提供了滿足個(gè)人需求的靈活性。一些潛在的用例包括大學(xué)、醫(yī)院或軍事基地的校園網(wǎng)絡(luò)，以及海港、制造基地或交通樞紐。
網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以作為私有網(wǎng)絡(luò)的替代。GSMA發(fā)布了一份介紹網(wǎng)絡(luò)切片的文檔7，展示了商業(yè)客戶如何使用它來滿足他們的個(gè)人需求，就像私有網(wǎng)絡(luò)一樣。
