5G赋能物联网升级：应用场景不断拓宽

2020年，全球物联网连接数首次超过非物联网连接数，物联网正在实现“物超非”后来又加快了发展。今年，工业和信息化部发布的《2022年第一季度通信业经济运行情况》显示，物联网连接数超过人连接数“物超人”时代即将到来，物联网驶向快车道。

　　“2G、3G时代，物联网是NB-lot窄带物联网，只有20/250kbps的数据率。4G时代是中速物联网，是5/下10mbps的数据率。5G时代，物联网发展成为大带宽物联网、大连接物联网、中速低延迟物联网、无源物联网等。” 近日，中国工程院院士吴贺泉在密物大会上表示。

　　据吴贺泉介绍，所谓大带宽物联网，Sub6GHz频段5g单载波带宽为100mHz，下行高峰Gbps。但由于TDD主流时间间隙比为7D3U，5G上行峰值仅为100MHz/3.5GHz 350Mbps。工业应用需要大上升，可以通过上行载波聚合CA(高 同时承载低频段)、上下解耦SUL(增加低频补充上升)、超上升(TDD与FDD协调，高低频互补，时频域聚合，带宽增加20%，延迟减少30%)。

　　而且5G大连接物联网主要用于自行车共享，AGV、环境监测等应用。5G新增空口带宽切片功能，100MHz载波分割可同时支持窄带物联网的大连接，也可与EMBB和URLLC同频组网。此外，对于物联网，还可以访问5GIAB（访问传输集成）技术——使用相同的频率和空口资源同时提供访问和传输能力，支持D2D应用，云大脑通过5G低延迟管理大量机器人、AGV和无人机，实现低成本的协同运行。

　　5G中速物联网又称5G轻型新空口（NR-Light）和5G RedCap，在10~20mHz带宽中提供50/100mbps，延迟5~10ms，预计成本比5g模块低60~70%，可支持工业传感器、监控摄像头、可穿戴设备、医疗监控设备等网络应用。

　　除了刚才的物联网应用外，它还将面临每年1000亿个海量物理终端，如快速消费品、物流包装、产品外包装、仓库货物库存和智能水表。然而，由于其自身的条件和成本限制，没有小型电池供电，NB无法使用-IoT。此外，RFID还存在一些缺陷。由于RFID的能量、发射和接收信号来自专用读写器，5G无源物联网应运而生。

　　吴贺泉表示，5G无源物联网是由基站信号授权的，但由于5G的每个赋形波束都朝着狭窄的方向移动，很难准确收集5G波束的能量。因此，罗特曼透镜可以同时收集和收集多波束能量，并使用高响应性金属—半导体—提高能量转换效率的金属MSM二极管。同时，通过精简射频，5G标准化进化DSP、协议堆栈、同步、覆盖增强技术、新的干扰管理技术等，实现低成本、广泛的覆盖和规模。

　　此外，5G和Wifi＋lot等技术的结合可以扩展更多的行业和领域。例如，青岛港/天津港是遥控塔式起重机运行的一个很好的案例。岸桥/轨道起重机设置30路摄像头（数据率30mbps），通过WiFi集成到5GCPE，约千兆传输到控制中心。运行效率提高近20%，单箱能耗降低20%，劳动力降低60%以上，综合运行成本降低10%。在5G智能煤矿方面，以新元煤矿与中国移动和华为的合作为例，在240m的矿山综合采矿道路上放置30~40个4K摄像头，通过WiFi传输到5G CPE，遥控地下挖掘机等。

　　此外，物联网还可以与云计算和人工智能相结合。在5g智能网络方面，吴贺泉院士表示，过去，物联网收集数据通过通信网络传输到云计算和人工智能。然而，由于通信网络带宽不足和延迟大，人工智能决策无法在第一时间反馈到物联网层面，5g的高带宽和低延迟开启了数据从收集到决策的全过程，将物联网与云计算与人工智能无缝融合。与此同时，人工智能芯片和操作系统可以直接嵌入5G物联网模块，形成AIoT终端。

　　此外，吴贺泉还解释了5G物链网。“与普通物联网相比，5G物联网增加了物联网的P2P能力和物联网的支撑能力，可以支持与区块链相关的应用。从互联网到云到链，从物联网到智联网到信联网，从万物互联到万物智联到万物信联。”例如，家庭摄像头、智能路灯和其他物联网终端很容易被劫持，并成为DDOS的跳板。需要升级物联网网关，以便找到和禁止被劫持的物联网终端访问目标服务器，并通过区块链连接多个物联网网关本身的安全性。

　　在5G 在AIOT终端方面，5G工业模块包含5G 模组/IoT模组/ 客户前端设备（CPE），对于基站5G信号中继接力，重用连接设备，提供计算支持，发挥智能移动路由设备功能，可打开第三方编程。在5G工业模块的基础上，5G工业网关增加了PLC等工业控制设备的功能，还增加了边缘计算、智联网、区块链 IPv6、TSN等功能促进IT和生产技术（OT）实现企业网扁平化、智能化的融合。

　　“IPv6还可以帮助5G物联网。5G IPv6可获得IPv6多个归属功能：可为终端的PDU会话分配多个IPv6前缀；为移动边缘计算提供基于源地址 不同QOS业务分流应用；为5G切换提供先建后断的业务连续性。边缘计算将广泛应用于5G物联网。未来，移动基站的通感整合将支持物联网的发展。”

　　在吴贺泉看来，5G物联网不仅是物联网的一种连接方式，也是物联网升级的一些内生特征。

　　具体来说，5G开辟了物联网向移动、宽带、大连接、低延迟应用的新领域。第二，5G缺乏IPV6和内置网络安全能力以及与MEC（边缘计算）相结合的支持，以及对延迟和可靠性敏感的物联网应用程序。三是5G IPv6 MEC将加强物联网安全，帮助解决物联网终端网络安全防御能力薄弱的问题。四是5G物联网具有云网边端融合的特点，围绕5G 边缘云平台可以聚合物联网产品和应用，解决传统物联网产品类型难以规模化、物联网企业小而分散难以集群的问题。

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