物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)蓬勃發(fā)展,隨著5G蜂窩技術(shù)的普及和商業(yè)服務(wù)趕上已經(jīng)在醞釀中的增強標(biāo)準(zhǔn),可以期待5G蜂窩技術(shù)的巨大推動。
康寧公司(Corning)無線解決方案和產(chǎn)品線管理副總裁米歇爾·恩加托(MichelleEngarto)表示:“由于5G可用的頻譜增加,它增加了整體帶寬,并允許大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接。”康寧公司主要為建筑內(nèi)蜂窩產(chǎn)品制造分布式天線系統(tǒng)。
電信提供商VerizonBusiness負(fù)責(zé)無線、物聯(lián)網(wǎng)和合作伙伴關(guān)系的副總裁史蒂夫·薩博(SteveSzabo)表示,5G的幾個特征有助于轉(zhuǎn)變行業(yè)和連接。
其一是超高吞吐量。Szabo說:“我們在與供應(yīng)商的試驗中看到,峰值速度高達(dá)4Gbps,這可以讓你感受到5G的能力,”Szabo說,有可能達(dá)到10Gbps。
另一個是用于數(shù)據(jù)收集的高傳感器密度,這將使工廠車間數(shù)字化,并實現(xiàn)更高的可視化和更高的生產(chǎn)力,而無需復(fù)雜的布線或傳統(tǒng)技術(shù)。
Szabo說:“高傳感器密度就是將數(shù)以千計(或)數(shù)百萬的傳感器放在一起,并利用它們進行資產(chǎn)跟蹤、警報等?!薄?GonmmWave技術(shù)是為處理數(shù)百萬個連接的傳感器而建造的,事實上,它能夠管理每平方公里100萬個連接的設(shè)備”。
超邊緣MEG(ultra-Edge-MEG)也可通過低延遲移動計算工作負(fù)載。
5G可以幫助物聯(lián)網(wǎng)
5G對物聯(lián)網(wǎng)的影響究竟有多大,何時影響,在很大程度上取決于用例。
研究公司Gartner的高級首席分析師比爾·梅內(nèi)澤斯(BillMenezes)表示,5G的主要特點包括顯著更快的數(shù)據(jù)吞吐量;支持大量機器或設(shè)備在沒有任何人工交互或控制的情況下進行通信;以及超可靠、低延遲的通信。
Menezes說,這項技術(shù)的超可靠性來自于其提供規(guī)定服務(wù)質(zhì)量或“實時”通信的能力,而不是基于以太網(wǎng)的技術(shù)如Wi-Fi的最大努力數(shù)據(jù)傳輸。此外,他說,在以后的版本中,5G的理論延遲不到1毫秒,而當(dāng)前一代Wi-Fi部署中通常延遲為20至40毫秒。
Menezes說,所有這些屬性“都與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān),但關(guān)聯(lián)程度取決于物聯(lián)網(wǎng)端點和應(yīng)用程序的需求”。
例如,使用一個不需要高數(shù)據(jù)速度或小于10毫秒延遲的應(yīng)用程序來實現(xiàn)大量低功耗端點可能是一個不錯的選擇。Menezes說,這樣的場景將主要利用5G未來支持窄帶IoT(NB-IoT)連接的能力,理論上每平方公里的設(shè)備密度高達(dá)100萬個低功耗端點。NB-IoT是一種低功耗廣域網(wǎng)無線電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),支持一系列蜂窩設(shè)備和服務(wù)。
5G還可以服務(wù)于需要大量帶寬的較少設(shè)備的部署。Menezes說:“部署監(jiān)控攝像機的用例將更多地依賴于5G的高吞吐量/低延遲能力,實現(xiàn)超高清晰度8K實時視頻流,對設(shè)備密度的要求要低得多?!?/p>
Menezes說,汽車、制造業(yè)(智能工廠)、建筑業(yè)以及采礦業(yè)、石油天然氣等自然資源行業(yè)都是物聯(lián)網(wǎng)的5G機遇所在?!暗切枨笫菑V泛的,并且會因用例而有所不同,”他表示。
而5G并不是所有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。Menezes說,組織將繼續(xù)使用各種連接方式,包括Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee和4G-NB-IoT。他表示:“企業(yè)需要衡量他們的實現(xiàn)將需要哪些性能特定屬性,而其他平臺在需要的部署場景中不能提供這些屬性?!?/p>
5G如何與其他選擇相匹配
Engarto說,如今的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多通過有線技術(shù)進行連接。包括屏蔽雙絞線LAN和同軸電纜。她說:“在某些有限的地區(qū),Wi-Fi可能有一些用途”,但并不總是理想的。恩加托說:“5G使更多的傳感器能夠安裝到位,而不需要為每根電纜安裝電纜和導(dǎo)管?!?/p>
但研究公司國際數(shù)據(jù)公司(IDC)的物聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施高級研究分析師帕特里克·菲爾金斯(PatrickFilkins)表示,新的無線技術(shù)“將是眾多旨在滿足物聯(lián)網(wǎng)全面需求的網(wǎng)絡(luò)解決方案之一”。
“例如,5G可以解決需要任意延遲、可靠性和安全性的端點,”菲爾金斯說?!半m然5G將是物聯(lián)網(wǎng)的瑞士軍刀式解決方案,全部來自單一平臺,但一些企業(yè)可能不需要5G的全部功能。在許多情況下,例如LPWAN[低功耗廣域網(wǎng)],您可以通過LoRaWAN等替代方案實現(xiàn)連接。”
Filkins說,Wi-Fi-6和Wi-Fi-HaLoW也將在密集、短距離物聯(lián)網(wǎng)使用案例中發(fā)揮作用,盡管可能會降低可靠性。
菲爾金斯說:“5G是LTE的一個提升,在實現(xiàn)零停機通信方面,5G采用了新技術(shù),實現(xiàn)了近乎零的數(shù)據(jù)包丟失?!?。這些技術(shù)包括波束形成、網(wǎng)絡(luò)快速故障轉(zhuǎn)移(冗余基礎(chǔ)設(shè)施和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))、無線分組重傳和軟件定義網(wǎng)絡(luò)。
“此外,5G還利用了先進的同步技術(shù)和其他信道劃分技術(shù),最大限度地利用專用頻譜信道,確保服務(wù)質(zhì)量,”菲爾金斯說?!斑@確保了運營商5G環(huán)境中的[高]可靠性?!?/p>
Wi-Fi與5G
Filkins說,Wi-Fi的可靠性首先受到其范圍的挑戰(zhàn)。他表示:“你可能能夠保證服務(wù)水平,也可能不能保證,但幾乎可以肯定的是,你只能保證中短期范圍內(nèi)的服務(wù)水平?!贝送猓f,大多數(shù)Wi-Fi系統(tǒng)都部署在未經(jīng)許可的頻段上,隨著更多的數(shù)據(jù)包共享信道,干擾的可能性會變得更大。
Filkins說,Wi-Fi6通過將頻譜拼接到資源單元來幫助解決可靠性問題,但是即使有了這些改進,頻譜本身仍然存在問題,“這會帶來潛在的干擾?!?/p>
Menezes說,部署成本、范圍、干擾和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能力都是確定物聯(lián)網(wǎng)實施正確的主要或補充連接選項的因素。
Menezes說:“根據(jù)實施的網(wǎng)絡(luò)性能要求來做出決定?!薄耙虼?,如果端點或應(yīng)用程序不需要5G性能即可在所需級別運行,這將有助于決定連接性。”
Menezes說,Wi-Fi6或Zigbee可能完全適合智能建筑控制的某些元素,但對于高度移動的廣域應(yīng)用來說卻毫無用處。
“此外,在5G可用但尚未達(dá)到顯著市場規(guī)模以提高端點或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)競爭力的情況下,使用基本商品化的連接技術(shù)(例如藍(lán)牙,Zigbee,RFID或Wi-Fi)的端點可能會更具成本效益,Menezes說。
消費品制造商惠而浦(whillpool)全球產(chǎn)品組織(GlobalProductOrganization)副總裁什里丹德卡爾(ShreeDandekar)表示,在某些情況下,比如家庭使用,Wi-Fi通常對物聯(lián)網(wǎng)比蜂窩更有意義?;荻痔峁┗ヂ?lián)廚房和洗衣設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
Dandekar說:“科技界與這一觀點基本一致,5G技術(shù)不太可能改變這一點。”“即使是最便宜的蜂窩技術(shù)[NB-IoT或LTE-M]也比Wi-Fi貴得多。”
另一方面,惠而浦的工廠則是完全不同的情況。IT副總裁邁克爾·貝倫森(MichaelBerendsen)表示:“這種環(huán)境可能會對Wi-Fi構(gòu)成挑戰(zhàn),因為設(shè)備和機器太多了;只是大量的金屬會影響Wi-Fi信號?!?/p>
該公司正在俄亥俄州的一家洗衣機工廠對其一些自動駕駛汽車進行5G測試,“因為我們相信5G可以提供更好的覆蓋范圍,并在如此大的空間內(nèi)更加一致,”貝倫森說。
網(wǎng)絡(luò)切片以獲得更好的性能
電信運營商表示,隨著5G技術(shù)的成熟,網(wǎng)絡(luò)將越來越先進,這將為物聯(lián)網(wǎng)帶來更多可能性。
at&TBusiness5G卓越中心主任JasonInskeep說:“隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))對邊緣結(jié)構(gòu)建模的改進,帶寬將繼續(xù)提高?!?/p>
Inskeep說:“5G將帶來的另一個備受期待的功能是網(wǎng)絡(luò)切片,”允許在無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)上使用專用的資源塊。通過這種方式,蜂窩網(wǎng)絡(luò)開始呈現(xiàn)出多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)網(wǎng)絡(luò)的感覺,“為驅(qū)動自動汽車或‘超視距’無人機操作等技術(shù)創(chuàng)造了更高性能的機會?!?。
Inskeep說,5G“可以在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的每個部分保持一定的性能閾值,這一特性曾經(jīng)只在有線端可用”。
“這些汽車和無人機正在收集大量需要快速處理的數(shù)據(jù),以便使它們更具可行性。5G和邊緣計算提供了端到端的速度和較低的延遲,再加上網(wǎng)絡(luò)切片,為數(shù)據(jù)提供了自己的“通道”,這將有助于數(shù)據(jù)在更短的時間內(nèi)返回設(shè)備?!?/p>
當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)切片與物聯(lián)網(wǎng)交叉時,“你開始看到5G平臺的整體是如何有用的,特別是在有許多用例同時運行的組織中,”菲爾金斯說。
“一個網(wǎng)絡(luò)片可以專用于LPWAN物聯(lián)網(wǎng)計劃,而另一個可以連接需要超低延遲的端點,”菲爾金斯說。“通過5G,理論上可以創(chuàng)建一個能夠解決傳統(tǒng)上通過覆蓋有線和無線鏈路組合解決的物聯(lián)網(wǎng)用例的單一平臺。通過5G,您可以使用無線技術(shù)從單個平臺解決大多數(shù)此類使用情形。”
費爾金斯說,從管理和運營費用的角度來看,這對于希望提升物聯(lián)網(wǎng)價值的組織來說應(yīng)該是非常有吸引力的。
更好的端點密度即將到來
InsKeep說,未來改進的另一個領(lǐng)域是實現(xiàn)每平方公里每個無線電設(shè)備更多的會話。他說:“隨著我們轉(zhuǎn)向5G,這個數(shù)字會呈指數(shù)級增長,因此終端的密度可能會增加?!薄半S著這種情況的發(fā)生,生態(tài)系統(tǒng)可以變得更加智能”,物聯(lián)網(wǎng)的功能也可以增加。
“當(dāng)涉及到物聯(lián)網(wǎng)時,我們只是觸及了5G力量的皮毛,”Szabo說?!?G轉(zhuǎn)變業(yè)務(wù)運營的潛力是巨大的,可以實現(xiàn)今天不存在的用例?!?/p>
例如,一個5G網(wǎng)絡(luò)每平方英里可能支持超過200萬個連接的傳感器,Szabo說。“與3D虛擬現(xiàn)實的合作可以幫助工程師、設(shè)計師和營銷團隊在幾乎零延遲的情況下比較新產(chǎn)品的設(shè)計?!?/p>
Szabo說,Verizon正與合作伙伴和開發(fā)商合作,拓展5G生態(tài)系統(tǒng)。2020年7月,它宣布了簡化和加速端到端物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的計劃。這其中的一部分是整合運營商的5G/LTE網(wǎng)絡(luò)、ThingSpace物聯(lián)網(wǎng)平臺(允許公司在Verizon網(wǎng)絡(luò)上對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行原型、測試和連接)和關(guān)鍵資產(chǎn)傳感器設(shè)備(監(jiān)控光線、溫度等條件),以及壓力),微軟的Azure云使物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者能夠快速高效地創(chuàng)建新的應(yīng)用程序。
Menezes說,5G的未來迭代(版本16和17)包括許多與高級NBIoT、超低延遲和網(wǎng)絡(luò)切片相關(guān)的規(guī)范,這些規(guī)范適用于各種類型的物聯(lián)網(wǎng)用例。
Menezes表示:“將5G視為主要或互補[資源]的組織需要將其規(guī)劃的物聯(lián)網(wǎng)使用案例或應(yīng)用的路線圖——或現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)實施所需的性能更新——與基于先進5G版本的服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施的商業(yè)可用性相匹配。”
5G可以促進物聯(lián)網(wǎng)的更多使用
專家表示,5G技術(shù)的不斷進步有助于推動物聯(lián)網(wǎng)計劃。
“5G將導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在市場上的爆炸性增長,”Engarto說。5G的超低延遲將為增強和虛擬現(xiàn)實等新的使用案例鋪平道路,“并為醫(yī)療、智能制造和教育等垂直領(lǐng)域的數(shù)字化開辟新的突破性可能性,”她說。“這可能是建設(shè)智慧城市的關(guān)鍵推動因素,交通、公共安全甚至零售業(yè)都有進步?!?/p>
Menezes說,大規(guī)模的機器對機器通信與5G即將整合的NB-IoT功能相結(jié)合,可能會進一步鼓勵物聯(lián)網(wǎng)的部署。Menezes說,這可能包括智慧城市,這些城市可能無法通過其他移動無線技術(shù)(如4GLTE)或LAN無線網(wǎng)絡(luò)(如Wi-Fi)來實現(xiàn)可擴展性。
Menezes說:“5G在以后的版本中能夠在覆蓋范圍內(nèi)支持更多的設(shè)備。”。“而且,在中、低頻段頻譜中,它的傳輸距離會更遠(yuǎn),因此覆蓋的區(qū)域比Wi-Fi更大?!?/p>
Szabo說,5G的出現(xiàn)將“大大加快傳感器化進程,以推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”。“大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)可以支持多達(dá)12倍的傳感器密度,并且技術(shù)(例如NB-IoT)將不斷發(fā)展。從這些數(shù)據(jù)以及基于云的功能(如數(shù)字孿生)收集的數(shù)據(jù)將實現(xiàn)近實時的模擬,評估,預(yù)測[和]補救?!?/p>
物聯(lián)網(wǎng)“實際上是連接技術(shù)能力和改善商業(yè)運作的一種實踐,”Filkins說?!皼]有人僅僅為了使用一種新技術(shù)而部署物聯(lián)網(wǎng)項目。在某些行業(yè),5G將成為推動工業(yè)自動化的前沿,使室內(nèi)和室外環(huán)境實現(xiàn)無縫連接。”
責(zé)任編輯:tzh
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