鄔(wu)賀銓(quan)院士曾經(jing)說過“相比前幾代移動通信，5G的高帶寬、低時延等特性適合(he)、適應工業應用。中國工業面臨高質量發展(zhan)轉型，5G為(wei)我國整個工業體系迎來新(xin)的改變(bian)及提升機(ji)遇。”今日，中國工程院鄔(wu)賀銓(quan)院士在第四界(jie)摯(zhi)物AIoT產(chan)業領(ling)袖峰(feng)會(hui)上再次(ci)分析了5G和AIoT的發展(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(pin)段單(dan)載波帶寬為(wei)100MHz，下性峰值Gbps。但5G上性峰值因TDD主流時隙配比為(wei)7D3U在(zai)100MHz\3.5GHz僅350Mbps。
而工業應用(yong)需要大上行，通(tong)過上行載(zai)(zai)波聚合，增加一個載(zai)(zai)波頻(pin)段(duan)；上下行解耦，把上行和下行分別(bie)處在不同的載(zai)(zai)波頻(pin)段(duan)；以及(ji)超(chao)級上行，TDD和FDD協(xie)同，高(gao)低頻(pin)互(hu)補(bu)，時(shi)頻(pin)域聚合，帶寬提(ti)升20%，時(shi)延降低30%。
應用在那里呢？
共(gong)享單車、AGV、環境監測等(deng)都需要應(ying)用到5G大連(lian)接物聯網。以(yi)云端大腦通過5G的低時延來(lai)管(guan)理大量機(ji)器人、AGV和無人機(ji)等(deng)，來(lai)實(shi)現(xian)低成本的協同作業。
原理(li)是5G新增空(kong)口帶寬(kuan)切片功能(neng)、將100MHz載波分割可(ke)同(tong)(tong)時(shi)支(zhi)(zhi)持大連接窄帶物聯網，還(huan)可(ke)以與eMBB和URLLC同(tong)(tong)頻組網；5G的IAB技術(shu)采用同(tong)(tong)頻和空(kong)口資源同(tong)(tong)時(shi)提供接入(ru)和回傳能(neng)力，支(zhi)(zhi)持D2D應(ying)用；以及通過(guo)NB-IoT無(wu)話(hua)音(yin)與多媒體業(ye)務功能(neng)。
5G中速低時延物聯網
5G中(zhong)速(su)物聯網(wang)，又稱為5G新型心空口和(he)精(jing)簡能力的5G。數(shu)據率在10-20 MHz帶寬(kuan)中(zhong)提供上下行(xing)速(su)率50\100Mbps，時延(yan)5-10ms。
技術上，帶寬從100MHz降低到(dao)20MHz中斷接收天線數(shu)從2或4減少到(dao)1，最大下行調制(zhi)階(jie)數(shu)從256降到(dao)64QAM在FDD中支持(chi)半雙工(gong)操作，減少盲解(jie)碼次數(shu)降低PDCCH復雜(za)性，以及拓展了(le)不連續接收功能。
成本上預計可比(bi)(bi)5G模(mo)組成本降(jiang)低百分之(zhi)六十到七十，期待控(kong)制(zhi)在100到200元(yuan)。它的應(ying)用(yong)也比(bi)(bi)較廣泛，比(bi)(bi)如支持(chi)工業傳感(gan)器(qi)、監(jian)控(kong)攝像(xiang)頭、可穿戴設(she)備、醫療監(jian)控(kong)設(she)備等聯網(wang)應(ying)用(yong)。
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。
無源物(wu)聯網終端從空間(jian)的無線(xian)電波中(zhong)獲(huo)取(qu)能(neng)源，5G無源物(wu)聯網則由基站信號賦(fu)能(neng)。
能量(liang)獲取技術(shu)——由于5G每一(yi)個賦形波束(shu)朝著一(yi)個狹小的方(fang)向并且持續移動(dong)，極(ji)難準確采集(ji)5G波束(shu)的能量(liang)。可用(yong)羅特(te)曼透鏡同時采集(ji)與匯聚多波束(shu)能量(liang)，采用(yong)高響應度金(jin)屬(shu)—半(ban)導體(ti)—金(jin)屬(shu)MSM二極(ji)管，提升能量(liang)轉換效率。
信(xin)號(hao)傳(chuan)(chuan)輸技術——終端吸收射(she)頻信(xin)號(hao)并調制天仙反(fan)射(she)系數(shu)實現數(shu)據傳(chuan)(chuan)輸。
網(wang)絡技(ji)術(shu)——5G標準化(hua)演進中通過精簡射頻(pin)、DSP、協議棧(zhan)、同(tong)步(bu)性(xing)、覆(fu)蓋性(xing)增強技(ji)術(shu)、新的(de)干擾管理(li)技(ji)術(shu)等(deng)來實(shi)現低成(cheng)本廣覆(fu)蓋及(ji)規模(mo)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(gong)業(ye)(ye)模組(zu)是(shi)典型的AIoT終端(duan)，跟手(shou)機(ji)(ji)比(bi)(bi)它有著很大的不同，在(zai)通(tong)信方面跟手(shou)機(ji)(ji)比(bi)(bi)要簡(jian)單，但是(shi)在(zai)帶寬上面，工(gong)業(ye)(ye)模組(zu)從(cong)終端(duan)到網(wang)絡的要求(qiu)很高，此(ci)外在(zai)芯片(pian)的面積功耗成本要求(qiu)上，5G工(gong)業(ye)(ye)模組(zu)會比(bi)(bi)手(shou)機(ji)(ji)低，但是(shi)環境條件(jian)要求(qiu)就高很多(duo)了。
5G工業網(wang)關是在5G工業模組基礎上(shang)，增加(jia)PLC等工控設(she)備(bei)功能，還可加(jia)入邊緣計(ji)算、物聯網(wang)、區(qu)塊鏈、IPv6等功能，推動IT與生產技(ji)術的融(rong)合，實現企業網(wang)扁(bian)平化、智能化。
IPv6也(ye)能(neng)很(hen)好的(de)幫助5G物聯網，可也(ye)獲(huo)得IPv6多歸(gui)屬功能(neng)，可為終端的(de)一個PDU會(hui)話分(fen)配多個IPv6前(qian)綴，為移動邊緣計算提(ti)供基于源地址的(de)不同QoS業務(wu)分(fen)流應(ying)用(yong)，還(huan)為5G切換提(ti)供先(xian)建后斷(duan)的(de)業務(wu)連(lian)續(xu)性。
5G物(wu)(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)不僅是(shi)物(wu)(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)的(de)(de)(de)(de)一種連接(jie)方式，而且是(shi)5G內(nei)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)一些特(te)點賦能(neng)物(wu)(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)升級。5G開(kai)拓了(le)物(wu)(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)向(xiang)移(yi)動(dong)、寬帶、大連接(jie)、低(di)時延應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)新(xin)領(ling)域。5G缺省采用(yong)(yong)IPv6和內(nei)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)網(wang)絡(luo)安(an)全能(neng)力以及MEC（邊緣計算）的(de)(de)(de)(de)結(jie)合，提(ti)供對時延、可靠(kao)性敏感的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)料網(wang)應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)支持。
5G＋IPv6＋MEC將(jiang)加固(gu)物聯(lian)(lian)網(wang)的(de)安(an)全，助(zhu)力解決(jue)IoT終(zhong)端對網(wang)絡安(an)全防御能力薄弱的(de)問(wen)題。5G物聯(lian)(lian)網(wang)具有云(yun)網(wang)邊端融合的(de)特點，圍繞5G＋邊緣(yuan)云(yun)平臺可聚合物聯(lian)(lian)網(wang)產品(pin)與(yu)應(ying)用，可解決(jue)傳統物聯(lian)(lian)網(wang)產品(pin)類型多(duo)難以規模化以及物聯(lian)(lian)網(wang)企業小而散難成集群的(de)問(wen)題。
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