3G、4G、5G與物聯(lián)網(wǎng) - 從技術(shù)角度看移動通信技術(shù)發(fā)展與物聯(lián)網(wǎng)

　　3G與物聯(lián)網(wǎng)

　　通用移動通信系統(tǒng)，簡稱UMTS（Universal Mobile Telecommunications System），UMTS作為一個完整的3G移動通信技術(shù)標準，UMTS并不僅限于定義空中接口。除WCDMA作為首選空中接口技術(shù)獲得不斷完善外，UMTS還相繼引入了TD-SCDMA和HSDPA技術(shù)。

　　3G作為第三代通信技術(shù)與2G的主要區(qū)別是在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的提升，它能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。為了提供這種服務(wù)，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps（兆比特/每秒）、384kbps（千比特/每秒）以及144kbps的傳輸速度（此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會發(fā)生變化）。移動通信技術(shù)的提升對于物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)帶來了更大的可能。

　　在我國，2009年3G技術(shù)得到了較大的關(guān)注，2010年物聯(lián)網(wǎng)成為了明星，其中有不小的推動力是來自于電信運營商。借著3G的“東風(fēng)”，運營商開始不斷推出3G行業(yè)應(yīng)用，布局物聯(lián)網(wǎng)。

　　中國電信積極進軍物聯(lián)網(wǎng)手機市場，發(fā)力手機與RFID芯片融合的終端，并推出了部分定制手機，以及“翼機通”、“翼支付”等業(yè)務(wù)。 中國移動則在無錫成立無錫物聯(lián)網(wǎng)研究院，據(jù)悉，該研究院將以物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)為主要研發(fā)方向，全力推進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究和應(yīng)用普及。中國聯(lián)通與重慶市政府簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，計劃在重慶投入100億元，提高3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋水平，加速“智能重慶”建設(shè)。

　　回顧3G時代運營商的大力布局不難看出運營商對于物聯(lián)網(wǎng)的期待，3G之后的4G時代，運營商布局物聯(lián)網(wǎng)的競爭更加激烈。

　　4G技術(shù)推動物聯(lián)網(wǎng)走向“現(xiàn)實”

　　4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比家用寬帶ADSL（4兆）快25倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。

　　從現(xiàn)有的角度來看，4G具有以下三大優(yōu)勢，高速率，低延時，大容量。就是對應(yīng)剛才講的快速，優(yōu)質(zhì)和低價，就是便宜，大容量。

　　首先是高速率，超過10倍于3G網(wǎng)絡(luò)的用戶帶寬高速的網(wǎng)絡(luò)上傳下載速率。二是一級轉(zhuǎn)發(fā)的扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保證數(shù)據(jù)交互類業(yè)務(wù)的實時性。最后，靈活的頻道使用提供更大的用戶容量和網(wǎng)絡(luò)使用并發(fā)數(shù)，這是它的大容量。

　　4G網(wǎng)絡(luò)具有更高的效率，更小的延時，使移動網(wǎng)絡(luò)通訊之間更加迅速，逐漸實現(xiàn)移動寬帶化，寬帶移動化?？梢杂酶呒軜虺隹谔幎氯囕v的案例做對比，以前的無線是堵塞的瓶頸，采用4G以后，這個瓶頸有望完全消失。

　　物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用和4G網(wǎng)絡(luò)之間的訴求，具體體現(xiàn)在下面三個方面：

　　一、海量數(shù)據(jù)的傳輸。我們知道物聯(lián)網(wǎng)是物與物之間建立信息網(wǎng)絡(luò)連接，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，接入的終端設(shè)備數(shù)量是呈幾何級數(shù)增長，3G網(wǎng)絡(luò)的局限性已經(jīng)越來越明顯。4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)來臨。

　　二、網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化，物聯(lián)網(wǎng)體系的運轉(zhuǎn)需要終端設(shè)備的持續(xù)工作及數(shù)據(jù)通信的持續(xù)保持，海量的數(shù)據(jù)傳輸必然面臨巨額的通信成本，網(wǎng)絡(luò)通信成本優(yōu)化是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用普及的必經(jīng)之路。

　　三、應(yīng)用接入。物聯(lián)網(wǎng)要使任何人，任何時間，任何地點可以了解任何事務(wù)的任何信息具有理論上的可行性，這需要物聯(lián)網(wǎng)對接入終端的接入形式的多樣。

　　物聯(lián)網(wǎng)諸多分支的應(yīng)用，以智慧城市，從智慧城市到智能也，智慧夾具，智慧交通，無不在積極改變和影響我們的生活。對物聯(lián)網(wǎng)來說，大量的信息收集的過程當(dāng)中，把各終端進行有機的相聯(lián)再把相關(guān)信息傳回數(shù)據(jù)中心，在此環(huán)節(jié)中，無線網(wǎng)絡(luò)將是最佳選擇。4G網(wǎng)絡(luò)高速率，低時延，大容量的技術(shù)優(yōu)勢為此需求提供了有力的保障。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方式帶來的工作量非常大，而2G、3G的通訊通訊效率制約了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，在這樣的情況下4G網(wǎng)絡(luò)的推廣，無疑提高了打破發(fā)展瓶頸，為市場化的普及起到強有力的推動作用。

　　5G技術(shù)讓物聯(lián)網(wǎng)成為可能

　　從字義上看，5G指的是第五代移動通信，是繼4G之后的延伸。但與4G、3G和2G不同的是，5G并不是一個單一的無線接入技術(shù)，而是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)演進集成后的解決方案的總稱。

　　5G的技術(shù)特點可以用幾個數(shù)字來概括：1000x的容量提升、1000億+的連接支持、10GB/s的最高速度、1ms以下的延遲。速度更快也許是5G最明顯的標志，但如果認為5G帶來的只是更快的網(wǎng)速，那就太小瞧它了。在白皮書中，推進組專家將5G的特點歸納為連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠四個方面。而這四個方面正能夠滿足不同用戶、不同行業(yè)對于通信的復(fù)雜需求。

　　具體來說，連續(xù)廣域覆蓋意味著5G能夠使人們在偏遠地區(qū)、高速移動等惡劣環(huán)境下仍可以高速上網(wǎng)。熱點高容量則使5G能夠滿足人們在人員密集、流量需求大的區(qū)域依然可以享受到極高網(wǎng)絡(luò)速度的要求。低功耗大連接的特點使5G可以在智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的應(yīng)用場景中發(fā)揮作用。而對于車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、工業(yè)控制等對時延和可靠性具有極高要求的領(lǐng)域，低時延高可靠的特點或許可以使5G能夠應(yīng)對自如。

　　和4G相比，5G的優(yōu)勢很明顯，4G和之前的移動網(wǎng)絡(luò)主要側(cè)重于原始帶寬的提供，而5G旨在提供無所不在的連接，為快速彈性的網(wǎng)絡(luò)連接奠定基礎(chǔ)，無論用戶身處的是摩天大樓還是地鐵站;5G設(shè)計初衷是支持多種不同的應(yīng)用，比如物聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)可穿戴設(shè)備、增強現(xiàn)實和沉浸式游戲; 5G還會率先利用感知無線電技術(shù)，讓網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施自動決定提供頻段的類型，分辨移動和固定設(shè)備，在特定時間內(nèi)適配當(dāng)前狀況，換句話說，5G網(wǎng)絡(luò)可同時服務(wù)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和Facebook應(yīng)用。