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在實現(xiàn)“物超非”后又進行了一次提速發(fā)展。今年，工信部發(fā)布的《2022年一季度通信業(yè)經(jīng)濟運行情況》顯示，物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)超過人連接數(shù)的“物超人”時代即將到來，物聯(lián)網(wǎng)駛向快車道。

　　“2G、3G時代，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時代是中速IoT，是上5/下10Mbps的數(shù)據(jù)率，到了5G時代，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)、中速低時延物聯(lián)網(wǎng)、無源物聯(lián)網(wǎng)等，數(shù)據(jù)率、連接數(shù)都有了大幅提升。” 中國工程院院士鄔賀銓日前在摯物大會上表示。

　　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+低頻段同時承載）、上下行解耦SUL（增開低頻補充上行）、超級上行（TDD和FDD協(xié)同、高低頻互補、時頻域聚合，帶寬提升20%，時延降低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的低時延來管理大量機器人、AGV和無人機等，實現(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，時延5~10ms，成本預(yù)計可比5G模組降低60~70%，可支持工業(yè)傳感器、監(jiān)控攝像頭、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，還會面臨快消品、物流包裹、產(chǎn)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。此外，RFID也有一些缺陷，由于RFID能量及發(fā)射和接收信號均來自專用讀寫器，導致發(fā)收自干擾，傳輸距離短，存儲數(shù)據(jù)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，這時5G無源物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生。

　　鄔賀銓表示，5G無源物聯(lián)網(wǎng)由基站信號賦能，但由于5G每一個賦形波束朝著一個狹小的方向并且持續(xù)移動，極難準確采集5G波束的能量，所以，可用羅特曼透鏡同時采集與匯聚多波束能量，并利用高響應(yīng)度金屬—半導體—金屬MSM二極管，提升能量轉(zhuǎn)換效率。同時，5G標準化演進中通過精簡射頻、DSP、協(xié)議棧、同步性、覆蓋性增強技術(shù)、新的干擾管理技術(shù)等來實現(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，綜合運營成本下降10%。5G智慧煤礦方面，以新元煤礦與中國移動以及華為的合作為例，在礦山綜采面240m巷道布放30~40個4K攝像頭，經(jīng)WiFi匯合以千兆傳到5G CPE，遙控井下采掘機等。

　　再進一步，物聯(lián)網(wǎng)還可以跟云計算、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)皆朴嬎愫腿斯ぶ悄?，但因為通信網(wǎng)絡(luò)帶寬不足、時延較大，導致人工智能決策不能第一時間反饋到物聯(lián)網(wǎng)層面去執(zhí)行，而5G的高帶寬、低時延打通了數(shù)據(jù)從采集到?jīng)Q策的全過程，將物聯(lián)網(wǎng)與云計算和人工智能無縫融合。同時，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5G物鏈網(wǎng)也進行了說明。“5G物鏈網(wǎng)相對于一般的物聯(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)，從萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)到萬物信聯(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終端訪問目標服務(wù)器，而多個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），對來自基站的5G信號中繼接力，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，還可加入邊緣計算、智聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、 IPv6、TSN等功能，推動IT與生產(chǎn)技術(shù)（OT）的融合，實現(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PDU會話分配多個IPv6前綴；為移動邊緣計算提供基于源地址 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)上還會廣泛應(yīng)用邊緣計算。未來，移動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)生的一些特點賦能了物聯(lián)網(wǎng)升級。

　　具體而言，一是5G開拓了物聯(lián)網(wǎng)向移動、寬帶、大連接、低時延應(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（邊緣計算）的結(jié)合，提供對時延、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，圍繞5G+邊緣云平臺可聚合物聯(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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