5G移動無線通信技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響

陳建成

（廈門盈趣科技股份有限公司 福建省廈門市 361027）

1 引言

隨著移動通信技術(shù)從2G到5G的發(fā)展，不斷提升的網(wǎng)絡(luò)性能逐步滿足了各行各業(yè)的需求，先進(jìn)移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在垂直行業(yè)的滲透率也因此提高，引領(lǐng)各行各業(yè)不斷向萬物互聯(lián)的目標(biāo)逐步邁進(jìn)。從行業(yè)的角度出發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）產(chǎn)業(yè)鏈的上下游不僅需要在一定成本內(nèi)跟隨這種進(jìn)度，同時還要在變局期尋找增量空間。4G豐富生活，5G賦能產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的提供者需要抓住在“從錦上添花到不可或缺”的過渡時期的變革機(jī)會，緊跟技術(shù)動態(tài)并把握市場動態(tài)，根據(jù)自身體量或?qū)崿F(xiàn)垂直領(lǐng)域的把握，或滿足更大領(lǐng)域的共性需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的成長。

2 第五代移動通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況概述

相比于前幾代移動通信僅提供簡單的吞吐量，時延等性能指標(biāo)，5G移動網(wǎng)絡(luò)提供了Enhanced Mobile Broadband（eMBB）、Ultra Reliable& Low Latency Communication（uRLLC）和Massive Machine Type Communication（mMTC）三大業(yè)務(wù)應(yīng)用場景。各類專業(yè)場景下的用戶，尤其是企業(yè)用戶，可以根據(jù)自身的需求選擇5G基建的側(cè)重的技術(shù)特征，最大化5G基建投資的收益。工信部《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動計(jì)劃》更是提出大型工業(yè)企業(yè)的5G應(yīng)用滲透率超過35%的建議。從技術(shù)、成本和政策的角度，5G都對垂直領(lǐng)域的開發(fā)者更友好，應(yīng)用場景更匹配，對各產(chǎn)業(yè)的個性化需求綁定得也更深。5G將賦能產(chǎn)業(yè)，通過移動網(wǎng)絡(luò)的基建迅猛發(fā)展的紅利期進(jìn)行技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的布局是每一家物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都需要考慮的策略。

2.1 個性化的移動應(yīng)用場景

5G時代以前，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了從2G到3G的從無到有，從3G到4G的可堪民用。5G的eMBB，uRLLC和mMTC三大細(xì)分場景更是為各類應(yīng)用場景提供了良好的思考起點(diǎn)。

eMBB可以被視為LTE和LTE-A場景的持續(xù)增強(qiáng)，在更先進(jìn)的MCS之下，通過具備Massive MIMO、特性的基站為更多的用戶同時提供更高品質(zhì)的數(shù)據(jù)和通信服務(wù)。在民用領(lǐng)域，該場景下的基建成果可以讓單個基站服務(wù)更多的用戶同時進(jìn)行大流量內(nèi)容的高速上傳下載而不產(chǎn)生卡頓，在注重用戶體驗(yàn)的應(yīng)用，如AR/VR，云游戲或高清視頻應(yīng)用中有良好應(yīng)用前景。在工業(yè)領(lǐng)域，大流量業(yè)務(wù)包括各類圖像相關(guān)的業(yè)務(wù)，例如特定地點(diǎn)的安全監(jiān)控與工業(yè)相機(jī)的圖像采集。

uRLLC作為一種低延時高可靠的服務(wù)場景，該場景的建設(shè)有較強(qiáng)烈的市場導(dǎo)向且現(xiàn)階段下應(yīng)用場景多在工業(yè)領(lǐng)域。uRLLC主要對涉及高實(shí)時性、精密度和安全性的業(yè)務(wù)能力負(fù)責(zé)，例如高精度工業(yè)控制，車聯(lián)網(wǎng)與無人駕駛，數(shù)字孿生，遠(yuǎn)程醫(yī)療等業(yè)務(wù)，其中涉及本地組網(wǎng)，D2D通信，高可靠切換，和低時延專網(wǎng)等因素。

mMTC是面向H2M,M2H與M2M類通信流量的服務(wù)場景。大規(guī)模、低成本與低消耗的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是該場景的預(yù)期服務(wù)目標(biāo)，因此在一些場合mMTC也被稱為NB-IoT的繼承者，NB-IoT將從與mMTC互補(bǔ)的現(xiàn)狀向與mMTC融合長期演進(jìn)。NB-IoT作為5G先行者在2017-2019年迎來了大爆發(fā)，單個模組成本從超過100元降低到不到20元。這樣的成本使得通過MU-MIMO特性獲得多用戶接入能力的5G基站有了天然的市場。

2.2 無線安全與隱私

根據(jù)我國的基建情況，通過5G接入，承載，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都經(jīng)由三大運(yùn)營商控制的網(wǎng)絡(luò)中，從網(wǎng)絡(luò)層面的安全系數(shù)較高。對比Wi-Fi，Zigbee、藍(lán)牙等分布式的無線網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)關(guān)接入運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)前的無線安全機(jī)制完全由用戶自行負(fù)責(zé)。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過網(wǎng)絡(luò)功能虛擬話的形式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源切片，在不同用戶之間進(jìn)行資源隔離，實(shí)現(xiàn)在虛擬主機(jī)間的用戶隔離，同時統(tǒng)一進(jìn)行病毒查殺和中心化防火墻設(shè)置的保障了用戶業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)安全。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)概述

3.1 物聯(lián)網(wǎng)概念的演進(jìn)

物聯(lián)網(wǎng)最早的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以追溯到上世紀(jì)80年代卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的一臺聯(lián)網(wǎng)查詢貨物存量的可樂販賣機(jī)。生產(chǎn)力決定生產(chǎn)關(guān)系，爾后90年代，以物品一維編碼、RFID和互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證技術(shù)成為當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)條件下的主流物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。進(jìn)入新世紀(jì)，國際電聯(lián)（ITU）正式提出物聯(lián)網(wǎng)概念，此時的物聯(lián)網(wǎng)更多被視為通信技術(shù)的應(yīng)用。2009年8月“感知中國”概念的提出讓物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。而衍變至今，物聯(lián)網(wǎng)早已超脫了原本通信技術(shù)的概念，甚至超越了ICT的邊界，逐步融入各個垂直領(lǐng)域，在成為萬物互聯(lián)遠(yuǎn)景的基石。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀

在大數(shù)據(jù)時代，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為垂直領(lǐng)域中獲取數(shù)據(jù)并分析的基礎(chǔ)，但在各類工業(yè)、民用場景下的市場成熟度和前景各不相同，用戶的價(jià)格敏感性也各不相同，因此根據(jù)不同需求，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所需的配備的技術(shù)特性不盡相同：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用根據(jù)連接速率需求被分為高速、中速與窄帶業(yè)務(wù)；依場景單位空間中所需物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的多寡，可以分為少、常規(guī)和大連接數(shù)；根據(jù)場景2B，2C或者混合市場場景可以細(xì)分為民用、廣義工業(yè)和混合場景；最后再根據(jù)市場成熟程度的不同，可以形成一個企業(yè)判斷自身在5G+物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)力的自我評估矩陣。

4 第五代移動通信技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的影響

工信部信息通信發(fā)展司網(wǎng)絡(luò)發(fā)展處指出“移動物聯(lián)網(wǎng)想要發(fā)展好，網(wǎng)絡(luò)是基石，成本是關(guān)鍵，應(yīng)當(dāng)要加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、統(tǒng)籌完善NB-IoT網(wǎng)絡(luò)覆蓋，堅(jiān)持適度超前的建設(shè)節(jié)奏，形成以建促用的良性模式”5G會如何影響物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)？從上述的“大人物”場景中我們知道了數(shù)據(jù)采集單元、傳感器所能產(chǎn)生數(shù)據(jù)的多樣性，網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通性會影響這些數(shù)據(jù)在不同場景下的時效性，而有效的數(shù)據(jù)才能支撐真人或人工智能在有效的時間內(nèi)做出有效的決策。

4.1 個性化的組網(wǎng)對多元場景的支撐

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為這些中包括了數(shù)據(jù)采集，決策和反饋的閉環(huán)，而各個環(huán)節(jié)中對網(wǎng)絡(luò)端的共性需求包括了多連接，高帶寬，低時延，高公平和快響應(yīng)。蓋需求可以使用現(xiàn)有的5GNBIoT解決方案，也可以直接在eMBB上架構(gòu)虛擬專網(wǎng)來滿足。加上NB-IoT作為5G標(biāo)準(zhǔn)的一部分，在可預(yù)見的未來，基站和終端都有Cat.0，Cat.1和Cat.M1的設(shè)備。在上述彈性組網(wǎng)方案下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠有更方便的組網(wǎng)方法，基于低成本Cat.0的低成本（低于100元）的長續(xù)航組網(wǎng)選擇。

4.2 分布式算力對決策能力的提升

4.2.1 對時效性的提升

以中國聯(lián)通為例，該運(yùn)營商在重點(diǎn)業(yè)務(wù)區(qū)域有架設(shè)區(qū)級MEC節(jié)點(diǎn)使得服務(wù)器與業(yè)務(wù)部署地的距離能夠達(dá)到五十公里以下，在基站不進(jìn)行節(jié)能配置的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)所有包的往返時延低于20ms。

4.2.2 對決策能力的提升

分布式的MEC算力鋪設(shè)為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了多級算力卸載場景。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)后端可以在離現(xiàn)場更近的地方架設(shè)服務(wù)并且與合作運(yùn)營商商定邊緣算力方案，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商需要考慮的是如何在服務(wù)冗余場景下通過算力分配來達(dá)到用戶體驗(yàn)和總體成本的最優(yōu)化。

4.2.3 對服務(wù)可靠性的提升

自有服務(wù)器加多個MEC的運(yùn)行場景可以在2C端業(yè)務(wù)多重冗余服務(wù)端的保障。對重要數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商可以通過多服務(wù)器+多MEC切片的模式進(jìn)行緩存。

5 面向5G時代的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展策略

5.1 物聯(lián)網(wǎng)的“大人物”時代

為了讓上述業(yè)務(wù)所生成的數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果能夠反哺于業(yè)務(wù)不斷累進(jìn)優(yōu)化的動態(tài)閉環(huán)，集合了統(tǒng)計(jì)學(xué)，運(yùn)籌學(xué)，最優(yōu)化等跨學(xué)科技術(shù)的廣義人工智能成為了物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)之間的聯(lián)動力。大數(shù)據(jù)，人工智能與物聯(lián)網(wǎng)相輔相成的運(yùn)作機(jī)制成為當(dāng)前時代最先進(jìn)的生產(chǎn)力工具。這套AI+Big Data+IoT的邏輯閉環(huán)在近幾年的使用當(dāng)中，由于一般大眾對數(shù)據(jù)的不敏感也往往被稱作為AIoT。這套自洽的動力推進(jìn)著各個文理工商學(xué)科滾滾向前，不斷發(fā)掘著各個學(xué)科在這份生產(chǎn)工具能力上限下的邊界。

以智能駕駛領(lǐng)域的蔚來汽車為例，得益于其強(qiáng)大的整體傳感器配備，算力架構(gòu)以及車機(jī)優(yōu)化，33個傳感器，一套激光雷達(dá)與11個高清攝像頭配合，通過人工智能將傳感器數(shù)據(jù)、無線感知結(jié)論和機(jī)器視覺反饋進(jìn)行結(jié)合。只有依托于足夠迅捷的網(wǎng)絡(luò)，通過一定的運(yùn)籌決策邏輯，才能將海量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)有效應(yīng)用于決策過程中。

5.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跨平臺的內(nèi)在邏輯

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的本質(zhì)是承載關(guān)鍵信息流，并以信息流作為決策基礎(chǔ)控制能量流與物質(zhì)流向更有秩序和集體利益最大化的方向進(jìn)行建設(shè)。5G技術(shù)為信息流提供了更大的容量和更切合場景的服務(wù)質(zhì)量，要如何在可控的成本內(nèi)利用好5G技術(shù)，為跨平臺信息流動提供便利，華為提供了一種可能性：在手機(jī)端，繞開了iOS的壟斷；在跨屏幕協(xié)作上規(guī)避了完全云化的缺點(diǎn)；在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上提供了基于多內(nèi)核的多語言框架和應(yīng)用。通過多硬件、多媒體與多服務(wù)的交互，鴻蒙OS從抽象上正在逐漸打破所謂手機(jī)、平板和大屏間的隔閡。

一家大體量的從通信基礎(chǔ)設(shè)施起家的公司，精準(zhǔn)判斷了“大人物”時代下信息流動所需要跨過的壁壘，并提出了自己的解決方案。華為作為大體量的物聯(lián)網(wǎng)平臺典型，有其特殊性，也有其參考價(jià)值。

5.3 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展策略

中國臺灣業(yè)家施振榮先生的微笑曲線與日本索尼中村研究所所長中村末廣的武藏曲線在表面上看是一種悖論：為什么同樣是研發(fā)、生產(chǎn)和銷售三個環(huán)節(jié)，得出的相對收益率曲會截然相反？很多前人都通過分析給出過類似的答案：在不同企業(yè)的不同發(fā)展階段，在不同細(xì)分領(lǐng)域的不同市場份額下，不同生命周期環(huán)節(jié)有不同的收益率。而這種具體問題具體分析的思路放在對先后發(fā)優(yōu)勢的分析上也是準(zhǔn)確的。

由于5G技術(shù)是一種ICT共性基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，根據(jù)2.1中的結(jié)論與4中的分析，5G現(xiàn)有場景在短期內(nèi)的增量將以大眾眼光中最成熟的eMBB為主，而在設(shè)備終端體量最大的mMTC和納入5G體系的NB-IoT將會在可預(yù)見的未來內(nèi)迎來場景應(yīng)用的爆發(fā)，而uRLLC場景的增長對車聯(lián)網(wǎng)等非成熟市場場景的依賴性過高。處于產(chǎn)業(yè)鏈中不同的地位的企業(yè)需要根據(jù)企業(yè)自身的競爭優(yōu)勢存量與市場發(fā)展的大方向進(jìn)行雙向匹配。

6 結(jié)束語

本文根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展規(guī)律以及技術(shù)特性，結(jié)合一定的案例分析得出一定普適性的結(jié)論，并為5G時代下物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展策略的制定提出了一種方法論框架?？傮w來說，5G技術(shù)的進(jìn)一步完善為當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展提供了較多的可能性。融合5G技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將不同的終端設(shè)備進(jìn)行有效的連接，來構(gòu)建統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，最終形成全新的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)鏈，極大地改變了當(dāng)前人們傳統(tǒng)的生活方式，同時也促進(jìn)了各行各業(yè)的快速發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供相應(yīng)的動力，具備跨時代的意義。