鄔賀銓院士曾經說過“相比前幾代(dai)移動通信，5G的(de)高帶(dai)寬(kuan)、低時延等特性適合、適應(ying)工業應(ying)用。中國(guo)工業面臨高質量發展(zhan)轉(zhuan)型(xing)，5G為我(wo)國(guo)整(zheng)個(ge)工業體系迎來新的(de)改變及(ji)提(ti)升機遇。”今日，中國(guo)工程院鄔賀銓院士在第四界摯物AIoT產(chan)業領袖峰(feng)會上再次分(fen)析了(le)5G和AIoT的(de)發展(zhan)。
5G時代比3G、4G進步許多，數據率可高達100兆比特每秒，還有大連接物聯網，雖然數據率只有160兆比特每秒，但是每平方公里可以連接100萬個傳感器，當然這還需要借助中速物聯網。
最近開發了無源物聯網，可以實現1平方公里內1000萬個傳感器聯網。下圖比較了窄帶物聯網、中低速物聯網、寬帶物聯網等的特性。
5G大寬帶物聯網
5G在(zai)Sub6GHz頻段(duan)單(dan)載波帶寬為(wei)100MHz，下性峰值Gbps。但5G上性峰值因TDD主流時隙配(pei)比為(wei)7D3U在(zai)100MHz\3.5GHz僅350Mbps。
而工業應用需要大上(shang)(shang)行，通過上(shang)(shang)行載(zai)波聚合，增加(jia)一個載(zai)波頻(pin)段；上(shang)(shang)下(xia)行解耦(ou)，把上(shang)(shang)行和下(xia)行分(fen)別處在不同(tong)的載(zai)波頻(pin)段；以(yi)及(ji)超級上(shang)(shang)行，TDD和FDD協同(tong)，高(gao)低頻(pin)互補，時頻(pin)域聚合，帶寬提(ti)升(sheng)20%，時延降低30%。
應用(yong)在那里呢？
共享單車、AGV、環境監(jian)測(ce)等(deng)都需(xu)要(yao)應用(yong)到5G大(da)連(lian)接物聯網。以云端(duan)大(da)腦通過(guo)5G的(de)低時延來管理大(da)量機器(qi)人、AGV和無人機等(deng)，來實現低成本(ben)的(de)協同作業(ye)。
原理是5G新增空口帶(dai)寬切片(pian)功(gong)(gong)能、將100MHz載波分(fen)割可(ke)同(tong)時支持(chi)大連接窄帶(dai)物聯(lian)網，還可(ke)以與eMBB和URLLC同(tong)頻組(zu)網；5G的IAB技術采用同(tong)頻和空口資源同(tong)時提供(gong)接入和回傳(chuan)能力(li)，支持(chi)D2D應用；以及(ji)通過NB-IoT無話音與多媒體業務功(gong)(gong)能。
5G中速低時延物聯網
5G中(zhong)速物聯網(wang)，又(you)稱為5G新型心(xin)空口(kou)和精簡能力(li)的5G。數據率在10-20 MHz帶寬中(zhong)提供(gong)上下行速率50\100Mbps，時(shi)延5-10ms。
技術上，帶寬從100MHz降低到(dao)20MHz中斷接收天(tian)線數從2或4減少到(dao)1，最(zui)大(da)下行調制階數從256降到(dao)64QAM在(zai)FDD中支持半雙工操作(zuo)，減少盲解碼次數降低PDCCH復雜性，以及拓展了不連續接收功能。
成(cheng)本上預計可比(bi)5G模組(zu)成(cheng)本降低百分(fen)之六十(shi)到(dao)七十(shi)，期待控制在100到(dao)200元。它的應用也比(bi)較(jiao)廣泛，比(bi)如支持(chi)工業傳感器、監控攝像頭、可穿戴設(she)備、醫療監控設(she)備等聯網應用。
5G無源物聯網
除了剛才提到的物聯網應用以外，生活中還會有其他的場景。比如快消品、物流包裹、產品外包裝、倉庫貨物盤點和智能水表等海量物理終端每年有千億件之多，但由于本身條件和成本限制不具備小型電池供電，無法使用NB-IoT。過去這些領域用的是RFID，但是它能量及發射和接收信號都來自專用讀寫器，導致發收自干擾，傳輸距離短，存儲數據量小，無NFC難與手機互動，而且無法用在擁有非常密集終端的場景中。由此，無源物聯網應運而生。
無源(yuan)(yuan)物聯網終端從空間(jian)的無線電(dian)波(bo)中獲取能源(yuan)(yuan)，5G無源(yuan)(yuan)物聯網則(ze)由基站(zhan)信號賦能。
能(neng)(neng)量(liang)獲取技術——由于5G每一個(ge)賦形波(bo)束朝著一個(ge)狹小的(de)方向并且(qie)持續移動，極難準確采(cai)集(ji)5G波(bo)束的(de)能(neng)(neng)量(liang)。可用(yong)羅(luo)特曼透鏡(jing)同時采(cai)集(ji)與匯聚多波(bo)束能(neng)(neng)量(liang)，采(cai)用(yong)高(gao)響應度金屬(shu)—半導體(ti)—金屬(shu)MSM二極管，提(ti)升能(neng)(neng)量(liang)轉換效率(lv)。
信號傳(chuan)輸技(ji)術——終(zhong)端吸收(shou)射頻(pin)信號并調制(zhi)天仙反(fan)射系數(shu)實(shi)現數(shu)據(ju)傳(chuan)輸。
網絡技術——5G標準化(hua)演進中(zhong)通過精(jing)簡(jian)射頻、DSP、協議棧、同步性、覆蓋性增(zeng)強技術、新的干擾管(guan)理(li)技術等來實現低成本廣覆蓋及規模化(hua)。
5G與云計算
物聯網還可以跟AI和云計算結合。通信網絡帶寬不足，時延大，導致人工智能決策不能第一時間反饋到物聯網去執行，錯過了最佳的集成時間，現在5G打通了數據從采集到決策的全過程，帶寬高，低時延，將物聯網與云計算和人工智能無縫融合，AI芯片與操作系統操作系統嵌入5G物聯網模塊構成AIoT終端。
5G AIoT終端
5G的工業(ye)(ye)模(mo)組是(shi)典型的AIoT終端，跟手(shou)機比(bi)它(ta)有(you)著很(hen)大的不同，在通(tong)信(xin)方面(mian)跟手(shou)機比(bi)要(yao)簡單，但是(shi)在帶(dai)寬(kuan)上面(mian)，工業(ye)(ye)模(mo)組從(cong)終端到(dao)網絡的要(yao)求很(hen)高，此外在芯片的面(mian)積功耗(hao)成本要(yao)求上，5G工業(ye)(ye)模(mo)組會比(bi)手(shou)機低，但是(shi)環(huan)境條件要(yao)求就高很(hen)多了。
5G工業(ye)網(wang)關是在5G工業(ye)模組(zu)基(ji)礎上(shang)，增加PLC等工控設備功能(neng)，還可(ke)加入邊(bian)緣計算、物(wu)聯網(wang)、區(qu)塊鏈、IPv6等功能(neng)，推動(dong)IT與(yu)生(sheng)產技(ji)術的融合，實(shi)現(xian)企(qi)業(ye)網(wang)扁平化、智能(neng)化。
IPv6也能很好的(de)幫助5G物聯網，可(ke)也獲得IPv6多(duo)歸屬功能，可(ke)為(wei)終端的(de)一個PDU會話分配多(duo)個IPv6前(qian)綴，為(wei)移動邊(bian)緣(yuan)計算提供基于源地址(zhi)的(de)不同QoS業務(wu)分流(liu)應用，還(huan)為(wei)5G切換提供先建(jian)后斷的(de)業務(wu)連續性。
5G物(wu)聯網(wang)(wang)(wang)不僅是(shi)物(wu)聯網(wang)(wang)(wang)的一(yi)種(zhong)連接方式，而且是(shi)5G內(nei)生的一(yi)些特點賦能物(wu)聯網(wang)(wang)(wang)升級。5G開拓(tuo)了物(wu)聯網(wang)(wang)(wang)向移動、寬帶、大連接、低時延(yan)應用(yong)的新領域(yu)。5G缺省采用(yong)IPv6和內(nei)置的網(wang)(wang)(wang)絡安全能力(li)以及MEC（邊緣計(ji)算）的結合，提供對時延(yan)、可(ke)靠性敏感的物(wu)料網(wang)(wang)(wang)應用(yong)的支持(chi)。
5G＋IPv6＋MEC將加固物聯(lian)(lian)(lian)網(wang)的安全，助力解決IoT終端(duan)對網(wang)絡(luo)安全防御(yu)能力薄弱(ruo)的問題(ti)。5G物聯(lian)(lian)(lian)網(wang)具有(you)云網(wang)邊(bian)端(duan)融合的特點，圍繞(rao)5G＋邊(bian)緣云平臺可聚合物聯(lian)(lian)(lian)網(wang)產品與應用，可解決傳統物聯(lian)(lian)(lian)網(wang)產品類型(xing)多難(nan)(nan)以(yi)規模(mo)化(hua)以(yi)及物聯(lian)(lian)(lian)網(wang)企業(ye)小而散難(nan)(nan)成集群的問題(ti)。
版權聲明: 本文內容來源于網絡，該文觀點僅代表作者本人。本站僅提供信息存儲空間服務，不擁有所有權，不承擔相關法律責任。如發現本站有涉嫌抄襲侵權/違法違規的內容，請聯系我們，一經查實，本站將立刻刪除。
