5G時(shí)代蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)考量

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)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(lái)越多的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(wú)與倫比的全球覆蓋范圍，高度可靠，無(wú)比安全，性能出色，即使對(duì)于要求嚴(yán)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(lái)提升效率、促進(jìn)創(chuàng)新及提高連接效果。從消費(fèi)電子設(shè)備和汽車到醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸，各行各業(yè)都取得了顯著進(jìn)步。5G 技術(shù)的融合進(jìn)一步擴(kuò)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(yùn)營(yíng)方式。

5G 的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于能夠支持大量物聯(lián)設(shè)備（包括靜態(tài)和移動(dòng)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(wú)線技術(shù)，能夠支持開(kāi)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(jī)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(lái)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(wú)與倫比的潛力，正不斷塑造各行業(yè)的未來(lái)格局，為構(gòu)建更加互聯(lián)的世界鋪就道路。

圖1 5G技術(shù)相較其他無(wú)線技術(shù)擁有更多優(yōu)勢(shì)

5G蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的增長(zhǎng)引擎

1.提高速度和覆蓋范圍：每一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)都實(shí)現(xiàn)了速度的顯著提升，而 5G 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其預(yù)計(jì)速度將高達(dá) 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。

2.部署簡(jiǎn)單費(fèi)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(lán)牙連接）。而蜂窩設(shè)備只需插入激活的SIM/eSIM卡，即可啟動(dòng)并運(yùn)行。這種特性使得設(shè)備可以根據(jù)需要彈性擴(kuò)展，而無(wú)需投入大量資源。

3.遠(yuǎn)程管理：5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣，支持遠(yuǎn)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。

4.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(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)。5G 網(wǎng)絡(luò)的延遲比人類對(duì)視覺(jué)刺激做出反應(yīng)的速度快，因此可以近乎實(shí)時(shí)地遠(yuǎn)程控制設(shè)備。

5.安全設(shè)計(jì)：5G 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置安全措施，保護(hù)消費(fèi)者安全。5G 連接設(shè)計(jì)遵循安全身份驗(yàn)證、信令保護(hù)及數(shù)據(jù)加密等協(xié)議。這些措施有助于確保困擾消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全問(wèn)題不會(huì)在工業(yè)應(yīng)用中出現(xiàn)。

6.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(zhǎng)電池壽命并降低功耗。這使得在偏遠(yuǎn)地區(qū)長(zhǎng)期部署設(shè)備變得可行，部分場(chǎng)景下電池壽命可達(dá)十年。

圖2 5G-V2X通信模式

5G蜂窩物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)

5G 移動(dòng)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(qiáng)型移動(dòng)寬帶 (eMBB)、大規(guī)模機(jī)器類型通信 (mMTC) 以及關(guān)鍵通信和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。5G 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將分階段推進(jìn)，其中增強(qiáng)型移動(dòng)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(dòng)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(dòng)駕駛汽車的未來(lái)提供有力支撐。車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正快速發(fā)展，其計(jì)算能力水平此前僅在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心達(dá)到過(guò)。5G 網(wǎng)絡(luò)將是自動(dòng)駕駛汽車的關(guān)鍵推動(dòng)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(dòng)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(xiǎn)及行人穿行馬路情況，采取制動(dòng)或轉(zhuǎn)向。

5G 技術(shù)將帶來(lái)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(chǎng)景將不會(huì)局限于特定領(lǐng)域，消費(fèi)者、企業(yè)、行業(yè)和城市都將從 5G 的一個(gè)或多個(gè)維度中受益。不過(guò)，與其等待 5G 全面鋪開(kāi)，我們現(xiàn)在就可以開(kāi)始利用 4G LTE 技術(shù)打造未來(lái)，并驗(yàn)證應(yīng)用和商業(yè)模式。當(dāng) 5G 技術(shù)更加普及時(shí)，再進(jìn)行完善和擴(kuò)展。