5G 時代蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計考量
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)是一個基于3GPP全球標(biāo)準(zhǔn)的快速發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng),并得到越來越多的移動網(wǎng)絡(luò)運營商以及設(shè)備、芯片組、模塊和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商的支持。更重要的是,蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供無與倫比的全球覆蓋范圍,高度可靠,無比安全,性能出色,即使對于要求嚴苛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言,也是理想選擇。
各行各業(yè)都在利用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)來提升效率、促進創(chuàng)新及提高連接效果。從消費電子設(shè)備和汽車到醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)和交通運輸,各行各業(yè)都取得了顯著進步。5G 技術(shù)的融合進一步擴大了這些可能性,促使企業(yè)探索蜂窩物聯(lián)網(wǎng)如何從根本上改變其運營方式。
5G 的獨特優(yōu)勢在于能夠支持大量物聯(lián)設(shè)備(包括靜態(tài)和移動設(shè)備),滿足各種速度、帶寬及服務(wù)質(zhì)量要求。5G 技術(shù)不同于 4G 和其他無線技術(shù),能夠支持開發(fā)多元化且復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。
當(dāng)前的 5G 網(wǎng)絡(luò)基于現(xiàn)有 4G 基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建,涵蓋機器 LTE (LTE-M) 和窄帶物聯(lián)網(wǎng) (NB-IoT) 技術(shù)。這種協(xié)同效應(yīng)確保 5G 技術(shù)不僅能夠滿足當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)用例,還為未來創(chuàng)新筑牢根基,使蜂窩物聯(lián)網(wǎng)為下一代連接提供關(guān)鍵支撐。
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)依托自身無與倫比的潛力,正不斷塑造各行業(yè)的未來格局,為構(gòu)建更加互聯(lián)的世界鋪就道路。
5G 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的增長引擎
圖 1:5G 技術(shù)相較其他無線技術(shù)擁有更多優(yōu)勢
提高速度和覆蓋范圍:每一代無線網(wǎng)絡(luò)都實現(xiàn)了速度的顯著提升,而 5G 技術(shù)的優(yōu)勢在于其預(yù)計速度將高達 10 Gbps,比 4G 技術(shù)速度提升了 100 倍。5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣,支持更龐大的設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)如能部署企業(yè) 5G 網(wǎng)絡(luò),便可在更大區(qū)域內(nèi)連接更多設(shè)備,可靠性更高,速度更快。
部署簡單費用低:非蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要先配置使用特定網(wǎng)絡(luò),才能連接到外部網(wǎng)絡(luò)(如選擇特定 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)或藍牙連接)。而蜂窩設(shè)備只需插入激活的 SIM/eSIM 卡,即可啟動并運行。這種特性使得設(shè)備可以根據(jù)需要彈性擴展,而無需投入大量資源。
遠程管理:5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣,支持遠程監(jiān)控連接情況、配置設(shè)備,并確保應(yīng)用軟件和固件更新。
低延遲和高可靠性:5G 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)賦能緊急服務(wù)通信,提升其安全性和可靠性,保障指揮中心實時接收數(shù)據(jù)。5G 網(wǎng)絡(luò)的延遲比人類對視覺刺激做出反應(yīng)的速度快,因此可以近乎實時地遠程控制設(shè)備。
安全設(shè)計:5G 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置安全措施,保護消費者安全。5G 連接設(shè)計遵循安全身份驗證、信令保護及數(shù)據(jù)加密等協(xié)議。這些措施有助于確保困擾消費者物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全問題不會在工業(yè)應(yīng)用中出現(xiàn)。
低功耗:NB-IoT 等蜂窩物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)旨在最大限度地延長電池壽命并降低功耗。這使得在偏遠地區(qū)長期部署設(shè)備變得可行,部分場景下電池壽命可達十年。
5G 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)運營
5G 移動網(wǎng)絡(luò)旨在保障大量設(shè)備接入及新型服務(wù),例如增強型移動寬帶 (eMBB)、大規(guī)模機器類型通信 (mMTC) 以及關(guān)鍵通信和網(wǎng)絡(luò)運營。5G 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將分階段推進,其中增強型移動寬帶 (eMBB) 應(yīng)用將率先普及。超高可靠低延遲通信技術(shù) (uRLLC) 將在 5G 全面部署后成為最具顛覆性的技術(shù)之一。
自動駕駛汽車是備受期待的 5G 應(yīng)用之一。車輛技術(shù)正在迅速發(fā)展,為自動駕駛汽車的未來提供有力支撐。車載計算機系統(tǒng)正快速發(fā)展,其計算能力水平此前僅在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心達到過。5G 網(wǎng)絡(luò)將是自動駕駛汽車的關(guān)鍵推動技術(shù)(圖 2),因其大幅降低的延遲可使車輛響應(yīng)速度較現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)提升 10-100 倍。
這將使車輛能夠幾乎瞬間自動響應(yīng)周圍的物體和變化。車輛必須在幾毫秒內(nèi)完成信息發(fā)送和接收,以便根據(jù)路標(biāo)、危險及行人穿行馬路情況,采取制動或轉(zhuǎn)向。
圖 2:5G-V2X 通信模式
5G 技術(shù)將帶來變革,并使眾多目前尚不可行的應(yīng)用成為可能,尤其是在城市地區(qū)。5G 的應(yīng)用場景將不會局限于特定領(lǐng)域,消費者、企業(yè)、行業(yè)和城市都將從 5G 的一個或多個維度中受益。不過,與其等待 5G 全面鋪開,我們現(xiàn)在就可以開始利用 4G LTE 技術(shù)打造未來,并驗證應(yīng)用和商業(yè)模式。當(dāng) 5G 技術(shù)更加普及時,再進行完善和擴展。