2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)首次超過非物聯(lián)網(wǎng)的連接數(shù)，IoT在實(shí)現(xiàn)“物超非”后又進(jìn)行了一次提速發(fā)展。今年，工信部發(fā)布的《2022年一季度通信業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況》顯示，物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)超過人連接數(shù)的“物超人”時(shí)代即將到來，物聯(lián)網(wǎng)駛向快車道。

　　“2G、3G時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)是NB-loT窄帶物聯(lián)網(wǎng)，只有20/250kbps的數(shù)據(jù)率，4G時(shí)代是中速IoT，是上5/下10Mbps的數(shù)據(jù)率，到了5G時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為大帶寬物聯(lián)網(wǎng)、大連接物聯(lián)網(wǎng)、中速低時(shí)延物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)等，數(shù)據(jù)率、連接數(shù)都有了大幅提升。” 中國(guó)工程院院士鄔賀銓日前在摯物大會(huì)上表示。

　　據(jù)鄔賀銓介紹，所謂大帶寬物聯(lián)網(wǎng)，5G在Sub6GHz頻段單載波帶寬為100MHz，下行峰值Gbps。但5G上行峰值因TDD主流時(shí)隙配比為7D3U在100MHz/3.5GHz僅 350Mbps。而工業(yè)上的應(yīng)用需要大上行，可以通過上行載波聚合CA（高+低頻段同時(shí)承載）、上下行解耦SUL（增開低頻補(bǔ)充上行）、超級(jí)上行（TDD和FDD協(xié)同、高低頻互補(bǔ)、時(shí)頻域聚合，帶寬提升20%，時(shí)延降低30%）。

　　而5G大連接物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于共享單車、AGV、環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用。在5G新增空口帶寬切片功能，將100MHz載波分割可同時(shí)支持大連接窄帶物聯(lián)網(wǎng)，還可與eMBB和URLLC同頻組網(wǎng)。另外，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，還可以接入5G的IAB（接入回傳一體化）技術(shù)----采用同頻和空口資源同時(shí)提供接入和回傳能力，支持D2D應(yīng)用，以云端大腦通過5G的低時(shí)延來管理大量機(jī)器人、AGV和無(wú)人機(jī)等，實(shí)現(xiàn)低成本的協(xié)同作業(yè)。

　　5G中速物聯(lián)網(wǎng)又稱為5G輕型新空口（NR-Light）和5G RedCap，在10~20MHz帶寬中提供上下行速率50/100Mbps，時(shí)延5~10ms，成本預(yù)計(jì)可比5G模組降低60~70%，可支持工業(yè)傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭、可穿戴設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備等聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

　　除了剛剛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以外，還會(huì)面臨快消品、物流包裹、產(chǎn)品外包裝、倉(cāng)庫(kù)貨物盤點(diǎn)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?xiàng)l件和成本限制不具備小型電池供電，無(wú)法使用NB-IoT。此外，RFID也有一些缺陷，由于RFID能量及發(fā)射和接收信號(hào)均來自專用讀寫器，導(dǎo)致發(fā)收自干擾，傳輸距離短，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量小，無(wú)NFC難與手機(jī)互動(dòng)，而且無(wú)法用在擁有非常密集終端的場(chǎng)景中，這時(shí)5G無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。

　　鄔賀銓表示，5G無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)由基站信號(hào)賦能，但由于5G每一個(gè)賦形波束朝著一個(gè)狹小的方向并且持續(xù)移動(dòng)，極難準(zhǔn)確采集5G波束的能量，所以，可用羅特曼透鏡同時(shí)采集與匯聚多波束能量，并利用高響應(yīng)度金屬—半導(dǎo)體—金屬M(fèi)SM二極管，提升能量轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，5G標(biāo)準(zhǔn)化演進(jìn)中通過精簡(jiǎn)射頻、DSP、協(xié)議棧、同步性、覆蓋性增強(qiáng)技術(shù)、新的干擾管理技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)低成本廣覆蓋及規(guī)模化。

　　除此之外，5G與WiFI＋loT等技術(shù)的結(jié)合可以擴(kuò)展更多行業(yè)和領(lǐng)域。例如，遙控塔吊作業(yè)，青島港/天津港就是不錯(cuò)的案例，在岸橋/軌道吊設(shè)置30路攝像頭（數(shù)據(jù)率30Mbps）經(jīng)WiFi匯合到5GCPE，約千兆傳送到控制中心，作業(yè)效率提升近20%，單箱能耗下降20%，減少人工60%以上，綜合運(yùn)營(yíng)成本下降10%。5G智慧煤礦方面，以新元煤礦與中國(guó)移動(dòng)以及華為的合作為例，在礦山綜采面240m巷道布放30~40個(gè)4K攝像頭，經(jīng)WiFi匯合以千兆傳到5G CPE，遙控井下采掘機(jī)等。

　　再進(jìn)一步，物聯(lián)網(wǎng)還可以跟云計(jì)算、人工智能結(jié)合。在5G智聯(lián)網(wǎng)方面，鄔賀銓院士介紹道，過去，物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆朴?jì)算和人工智能，但因?yàn)橥ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)帶寬不足、時(shí)延較大，導(dǎo)致人工智能決策不能第一時(shí)間反饋到物聯(lián)網(wǎng)層面去執(zhí)行，而5G的高帶寬、低時(shí)延打通了數(shù)據(jù)從采集到?jīng)Q策的全過程，將物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算和人工智能無(wú)縫融合。同時(shí)，人工智能芯片與操作系統(tǒng)可以直接嵌入5G物聯(lián)網(wǎng)模塊構(gòu)成AIoT終端。

　　此外，鄔賀銓對(duì)5G物鏈網(wǎng)也進(jìn)行了說明。“5G物鏈網(wǎng)相對(duì)于一般的物聯(lián)網(wǎng)增加了物鏈網(wǎng)的P2P的能力，也增加了物聯(lián)網(wǎng)的支撐能力，可以支撐跟區(qū)塊鏈有關(guān)的應(yīng)用。通過區(qū)塊鏈從上網(wǎng)到上云到上鏈，從物聯(lián)網(wǎng)到智聯(lián)網(wǎng)到信聯(lián)網(wǎng)，從萬(wàn)物互聯(lián)到萬(wàn)物智聯(lián)到萬(wàn)物信聯(lián)。”例如，家庭攝像頭、智能路燈等IoT終端容易被劫持并成為DDoS的跳板，需要升級(jí)IoT網(wǎng)關(guān)使之能發(fā)現(xiàn)并禁止被劫持的IoT終端訪問目標(biāo)服務(wù)器，而多個(gè)IoT網(wǎng)關(guān)本身的安全性通過區(qū)塊鏈連接起來保證。

　　在5G AIoT終端方面，5G工業(yè)模組含5G IoT模組/ 客戶前端設(shè)備（CPE），對(duì)來自基站的5G信號(hào)中繼接力，復(fù)用所連接的設(shè)備，提供算力支持并起到智能移動(dòng)路由設(shè)備功能，可開放第三方編程。5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)在5G工業(yè)模組基礎(chǔ)上，增加PLC等工控設(shè)備功能，還可加入邊緣計(jì)算、智聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、 IPv6、TSN等功能，推動(dòng)IT與生產(chǎn)技術(shù)（OT）的融合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)扁平化、智能化。

　　“IPv6也可以很好的幫助5G物聯(lián)網(wǎng)。5G+IPv6可獲得IPv6多歸屬功能：可為終端的一個(gè)PDU會(huì)話分配多個(gè)IPv6前綴；為移動(dòng)邊緣計(jì)算提供基于源地址 的不同QoS業(yè)務(wù)分流應(yīng)用；為5G切換提供先建后斷的業(yè)務(wù)連續(xù)性。此外，在5G物聯(lián)網(wǎng)上還會(huì)廣泛應(yīng)用邊緣計(jì)算。未來，移動(dòng)基站通感融合將支撐物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。”

　　在鄔賀銓看來，5G物聯(lián)網(wǎng)不僅是物聯(lián)網(wǎng)的一種連接方式，而且5G內(nèi)生的一些特點(diǎn)賦能了物聯(lián)網(wǎng)升級(jí)。

　　具體而言，一是5G開拓了物聯(lián)網(wǎng)向移動(dòng)、寬帶、大連接、低時(shí)延應(yīng)用的新領(lǐng)域。二是5G缺省采用IPv6和內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)安全能力以及與MEC（邊緣計(jì)算）的結(jié)合，提供對(duì)時(shí)延、可靠性敏感的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的支持。三是5G+IPv6+MEC將加固物聯(lián)網(wǎng)的安全，助力解決IoT終端對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全防御能力薄弱的問題。四是5G物聯(lián)網(wǎng)具有云網(wǎng)邊端融合的特點(diǎn)，圍繞5G+邊緣云平臺(tái)可聚合物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與應(yīng)用，可解決傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品類型多難以規(guī)模化以及物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)小而散難成集群的問題。

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