導語 | 如(rú)果說(shuō)5G以前是(shì)互聯網時(Ω>shí)代，是(shì)把人(rén)作(zuπαò)為(wèi)連接和(hé)服務對(duì)象;那(nà)麽5G之後就(jσβε∑iù)是(shì)物(wù)聯網世界，5G将進一(yī)步實現(xiàn)α>物(wù)與物(wù)、物(wù)與人(rén)σ÷₹更加多(duō)元化(huà)的(de)連接，也(yě)就♣∑♣(jiù)是(shì)萬物(wù)智聯。我們都(dōu)知≤ ®(zhī)道(dào)5G賦予物(wù)聯網低(dī)延遲、☆¥ 高(gāo)速率、多(duō)終端的(de)交互£"¥ 能(néng)力，那(nà)麽這(zhè)些(xiē)能(néng)力背後有 ₽ ↔(yǒu)哪些(xiē)技(jì)術(shù)支撐呢(ne)?本文π'(wén)由騰訊雲5G技(jì)術(shù)專家(jiā)工(π₹↓gōng)程師(shī)闫淵在Techo TVΩ €¥P開(kāi)發者峰會(huì)“「物(wù)」所不(bù)在， ¶♣「聯」動未來(lái)——從(cóng)萬物(wù)互聯到(dào)萬物(λ≠ wù)智聯”上(shàng)的(de)演講《5G中的(de)物(wù)•∞聯網技(jì)術(shù)與未來(lái)演進方向》整理(lǐ)¶γπ★而成，向大(dà)家(jiā)分(fēn)享他(tā)的(>♠>de)見(jiàn)解。

　　現(xiàn)在物(wù)聯網正處在大(dà)爆發的(de)前期，從(có<♥≤ng)物(wù)聯網底層通(tōng)信技(jì)術(shù)來(láiΩ‌)說(shuō)，“連接”是(shì)剛需，雖 ‍π 然它不(bù)是(shì)價值鏈最高(gāo)的σσ(de)，但(dàn)“連接”是(shì)必需的σ>×(de)基礎設施。

　　從(cóng)通(tōng)信技(jì)±Ω 術(shù)的(de)演進來(lái)說(shuō)，特别是(™σshì)在5G時(shí)代，物(wù)聯和(hé)人(rén)聯已經并重ε≈β☆發展了(le)，5G網絡針對(duì)物(w ×ù)聯的(de)需求，做(zuò)了(le)很(hěn)多(duō)優÷&α‍化(huà)，如(rú)uRLLC、mMT®πC中應用(yòng)的(de)技(jì)術(shù)，大(≤∑dà)部分(fēn)都(dōu)是(shì)為(wèi±∏♦)物(wù)聯需求而設計(jì)的(de)↔™×，某種程度上(shàng)，5G可(kě)以說(shuō)是(shì)為(w×φèi)物(wù)聯而誕生(shēng)的(™‌∑∏de)一(yī)張網絡。

　　一(yī)、國(guó)家(jiā)政策引領5G賦能(néng)₽β∑物(wù)聯網發展

　　從(cóng)公開(kāi)數(shù)據看(k€€àn)，截止2021年(nián)6月(yuè)末，蜂窩物(wù)聯 ™€網已經達到(dào)了(le)12.94億，上(shàng€ φ)半年(nián)新增1.58億，同比增長(&©₽σcháng)16%，主要(yào)分(fēn)布 ↔在智能(néng)制(zhì)造、智慧交通(t♠★↔ōng)、公共交通(tōng)等領域。

　　今年(nián)，工(gōng)信部±✔​≠等多(duō)部門(mén)一(yī)起印發了(le)兩個(gè)非常¶✘重要(yào)的(de)文(wén)件(jiàn)ε₩∏♥：第一(yī)個(gè)是(shì)《物(wù)聯網新≥★↓$型基礎設施三年(nián)行(xíng)動計(jì♥ ♥↓)劃(2021-2023年(nián))》，÷‍提出到(dào)2023年(nián)物(wù)聯網連接數≠↔★(shù)突破20億。第二個(gè)是(shì)《5↓♦★G應用(yòng)“揚帆”行(xíng)動計(jì)劃(2021-2023年∑≈£(nián))》，明(míng)确提出到(dào)2023年(nián)  5G物(wù)聯網終端用(yòng)戶數(shδ©αù)年(nián)增長(cháng)率超200%。綜上(shà★>≈§ng)所述，可(kě)以看(kàn)到(dào)，5G将驅動物(wù)聯網成為±♦​¶(wèi)新一(yī)輪科(kē)技(jì)與産業(yè)變革的(de)核心""¶✘動力。

　　二、5G蜂窩物(wù)聯網的(de)四種部署場(chǎng)景

　　(一(yī))5G廣域大(dà)網

　　5G廣域大(dà)網适合智能(néng)穿戴、安防監控、移動支付、≠Ω智能(néng)家(jiā)居、視(shì)頻★♣​(pín)直播等領域，其連接數(shù)量最大(dà)，與4G相(xiàn≤λ® g)比，5G引入了(le)切片技(jì)術(shù)，将§Ω☆帶來(lái)更好(hǎo)的(de)物(wù)聯體(tǐ)驗。

　　(二)5G園區(qū)專網

　　5G和(hé)邊緣計(jì)算(suàn)的(de)結合， ✘以降低(dī)時(shí)延、卸載帶寬和(hé§<)保證敏感數(shù)據的(de)安全性，将是(shì)5¥€λ≠G園區(qū)專網的(de)主要(yào)應用(yòng€∏)場(chǎng)景，如(rú)部署與港口¶©、工(gōng)廠(chǎng)、學校(xiào)等。部署模式™πφ可(kě)以主要(yào)分(fēn)為(wèi)三種：物(wùγ"σ)理(lǐ)模式、混合模式和(hé)虛拟模式。

　　(三)專用(yòng)頻(pín)率廣域大(dà)網

　　5G之前，電(diàn)力、鐵(tiě)路(lù)、政務等，↔‍是(shì)基于專用(yòng)頻(pín)率部署廣域π ₩Ω大(dà)網比較常見(jiàn)的(de)場($γ♦chǎng)景。随著(zhe)自(zì)動駕駛/遠(‍φ☆☆yuǎn)程駕駛的(de)興起，特别是(shì)在開(kā∞δ£€i)放(fàng)道(dào)路(lù)區(qū)域，基于專δε≤用(yòng)頻(pín)率部署的(de)5G-V2X車(chē)聯網将是(✔ shì)其最重要(yào)的(de)應用(yòng)場(ch•¥ǎng)景之一(yī)。

　　(四)專用(yòng)頻(pín)率園區(qū)專網

　　企業(yè)申請(qǐng)專用(yòng)頻(pín)率，自≠↕≠©(zì)建5G園區(qū)專網，類似自(zì)建企業(yè)WiF☆λi，主要(yào)目的(de)之一(yī)是(shì)為(wèi)了(le)實ε™∑現(xiàn)對(duì)網絡的(de)完全<₩$自(zì)主可(kě)控和(hé)針對(duì)性定制(zhì)優化(hu'↓∞à)。目前，在德國(guó)、日(rì)本等國(πσλ©guó)家(jiā)也(yě)出現(xiàn)了(le)此類&π♣'模式，特别是(shì)在工(gōng)業( φ'φyè)領域，這(zhè)也(yě)将是(shì)5G物(wù)聯的(de)未來₩€δ(lái)可(kě)能(néng)的(de)發展趨勢之一(yī)≤§♠。

　　三、5G蜂窩物(wù)聯網技(jì)↑φ術(shù)類型及發展趨勢

　　工(gōng)信部在發布的(de)《關于深入推Ω÷進移動物(wù)聯網全面發展的(de)通(t≠σδ$ōng)知(zhī)》中明(míng)确指出，要(yào)推動2׶G/3G物(wù)聯網業(yè)務遷移轉網，建λσ©立NB-IoT、4G和(hé)5G協同發展的✘®(de)移動物(wù)聯網綜合生(shēng)‍♠∑态體(tǐ)系。

　　那(nà)麽，4G/5G主流的(de)蜂窩物(wù)聯網技(jì)術(sh€ ♠←ù)有(yǒu)哪些(xiē)呢(ne)→α‌"?主要(yào)分(fēn)為(wèi)兩大(dà)類，如(r±<¥ú)下(xià)圖所示：左邊一(yī)類是ε÷​ (shì)4G物(wù)聯技(jì)術(shù)，包含4G ♦₹™↔Cat4、Cat1和(hé)eMTC等。δ★>π右邊一(yī)類是(shì)5G物(wù)聯技(jì)術(sσ≤hù)，包括5GNR、5G RedCap和(hé)NB-IoT÷•。

　　六種不(bù)同的(de)技(jì)術(shù)全面覆蓋了(le)∑$從(cóng)低(dī)速、中速、高(gāo)速到(dào)超高(© gāo)速的(de)各種應用(yòng)場(chǎng)景。其中，NB-IoT$α∑ε對(duì)應100K速率級别的(de)低(dī)速業(y ✔$∏è)務，如(rú)表計(jì)類、共享單車(chē)等業(yè)務。Cat§≥ε-1、eMTC等對(duì)應100K到(dào)10M的(de)中速業(≤≥±←yè)務，且對(duì)成本比較敏感，如(rú)智能(néng)穿戴、智能(n©δéng)家(jiā)居等。Cat-4和(hé)RedCap主要(yà'×≤o)負責10M到(dào)100M的(de)的(de)高(gāo)速業(yèλ™γ)務，如(rú)安防監控等，且成本低(dī)≈€∑¥于NR。最高(gāo)端的(de)場(chǎng)←​景則由5G NR來(lái)承擔。

　　(一(yī))設計(jì)理(lǐ)念從(cóng)3/4G時(shí≥λ)代的(de)業(yè)務适配網絡轉變為(wèi)網絡适↕≤•配業(yè)務

　　以前4G設計(jì)的(de)主要(yào)指導思想之一(y&λ≥ī)是(shì)業(yè)務适配網絡，基于一λ↑ (yī)張普适性網絡，可(kě)以承載多(duō)樣化(huà)的(dπ↓e)業(yè)務和(hé)應用(yòng)，當然，對(duì)不(bù)同的 ♥(de)業(yè)務需求，也(yě)會(hφ≠uì)引入QoS保障。但(dàn)總之，設計(jì)一(yī)張統一(yσ₩≥ī)的(de)網絡，這(zhè)種簡單和(hé)普适性讓其上(sh₹♠àng)的(de)應用(yòng)變得(de)簡單₽≈≈≈和(hé)易于推廣，我覺得(de)這(zhè)也(yě)是( ✔shì)移動互聯網在4G時(shí)代能(néng)得>≠Ω (de)到(dào)蓬勃發展的(de)動因之一(yī)。

　　但(dàn)4G主要(yào)是(shì)面向2C應用(yòng)，而£β5G的(de)一(yī)個(gè)重要(yào)發展目的≠™↓≠(de)，就(jiù)是(shì)賦能(néng)服務2B，B端的(de)需求∏γ，主要(yào)也(yě)是(shì)物(wù)聯的(de)需求，‍≠是(shì)非常多(duō)樣的(de)，¶±γ如(rú)速率、時(shí)延、能(néng)耗、成本等，不(bù✔±≠≤)同的(de)場(chǎng)景，需求差異巨大(dà)，很(hěn)難♣¶有(yǒu)一(yī)個(gè)統一(yī)的(de)技(jì)術☆& σ(shù)能(néng)滿足所有(yǒu)₹φ&∞的(de)需求場(chǎng)景，因此，網絡适配業(yè)務的(de)設計§↔β(jì)理(lǐ)念，在5G網絡中體(tǐ)現(xiàn)得(de)愈εφβ±發明(míng)顯：在網絡側，5G引入了(le)切片等技ε∑±♦(jì)術(shù)，支持給不(bù)同的(de)物(wù)聯應×&♥♠用(yòng)提供不(bù)同的(de)切片;在終端側，除了(le)NB-I "↔&oT、NR一(yī)低(dī)一(yī)高(gāo)兩種∏γ™"終端外(wài)，也(yě)新引入了(le)5Gσπ RedCap終端。

　　(二)推出低(dī)成本終端5G Re€☆dcap

　　5G RedCap的(de)目标場(chǎng)景是(×​shì)視(shì)頻(pín)監控、智能(néng)穿戴、工(ε♦∑≥gōng)業(yè)傳感等，它有(yǒu)如(rú)下(xià)特點：

　　低(dī)成本，RedCap對(duì)标的(de)4G Ca✘≠t-4終端，因此，降低(dī)設計(jì)的(de)複雜(zá)度ε₩和(hé)尺寸，如(rú)系統帶寬是(shì)20MHz，天線是(shì)1α∑β$發2收;

　　低(dī)功耗，支持數(shù)天，最高(σ₹σ↓gāo)達1-2周的(de)使用(yòn‌☆→g)時(shí)間(jiān);

　　大(dà)容量，RedCap是(shì)駐留在5G&∏•網絡上(shàng)，可(kě)以充分(fēn)發揮5G的(d∞'e)系統容量和(hé)大(dà)帶寬優勢;

　　覆蓋好(hǎo)，可(kě)以複用(yòng)5γ±♠G的(de)大(dà)網覆蓋。

　　最後，從(cóng)成熟度來(lái)說(shuō)，預δγ♠≈估5G RedCap可(kě)規模商用(yòng)的(de)時(shí¶•β​)間(jiān)是(shì)2023年(nián)。

　　(三)5G 網絡能(néng)力(如(rú)大(dà)上(sh∞'☆àng)行(xíng)、低(dī)時(shí)延和(hé☆​≥♥)高(gāo)可(kě)靠)将分(fēn)檔提供、按需使用(y' ÷≠òng)

　　5G有(yǒu)很(hěn)多(duō)優質的(d<>≤¶e)網絡能(néng)力，如(rú)大(dà)上(shàng)行(xíngΩα>)、低(dī)時(shí)延和(hé)高(gāo)可(k✔✔✔₽ě)靠能(néng)力，但(dàn)如(rú)前所述​π<<，5G，更多(duō)的(de)是(shì​λ)要(yào)網絡去(qù)适配業(yè)務，±∞所以，要(yào)達到(dào)最佳性能(néng)，5G≥$∞↔是(shì)需要(yào)面向業(yè)務進行(xíng)定制(₩ zhì)優化(huà)的(de)，很(hěn)多(duō) ✘φ網絡指标，不(bù)是(shì)開(kāi)箱即用(yòng↕✘)的(de)，而且，很(hěn)多(duō)指标實現(xiàn)，α φ£是(shì)要(yào)犧牲别的(de)指标、或付出額外(wài)λ​₹α的(de)代價才能(néng)達到(dào)，這(¶∞γzhè)也(yě)是(shì)它比4G複雜(zá)的(de€ λ)地(dì)方，換言之，在實際應用(yòng)中，>€≠5G的(de)網絡能(néng)力将是(shì)分(fēn)檔提供、按需₩β使用(yòng)的(de)。

　　5G大(dà)上(shàng)行(xíng)能(nénε↔g)力：通(tōng)過修改幀結構，如(rú)1D3U的(de)幀結構↕♣✔，可(kě)以将上(shàng)行(xíng)容量，相(xiàng)σ&≈ 比普通(tōng)5G公網提升3倍以上(sh€®àng);下(xià)一(yī)檔，則是(£↕✔shì)在此基礎上(shàng)疊加載波聚合功能(néng)，則¶≤上(shàng)行(xíng)峰值容量可(kě)以達到(dào)約900Mλ₹≥αbps。進一(yī)步的(de)，再引入SUL功↓≠δ​能(néng)，則峰值容量能(néng)超過1Gbps。未來(lái)×≈♠，如(rú)果引入毫米波技(jì)術(shù)，則上(s∞™£hàng)行(xíng)容量可(kě)以進一(yī)步提升。

　　5G低(dī)時(shí)延能(néng)力：5G移動網的(de)時↓§(shí)延，是(shì)包括空(kōng)✘>÷口時(shí)延和(hé)從(cóng)基站(zhà">n)到(dào)核心網的(de)時(shí)延。正常情況下(xià)，5G的‌$‍(de)空(kōng)口時(shí)延在10-2∞∑φ0ms之間(jiān)，端到(dào)端時(shí★ ♠ )延在20-30ms之間(jiān)。降低(dī)空(kōng)口時(shí)₹≥<延，有(yǒu)預調度、自(zì)包含子(zǐ)幀等技(jì)術(shù)，但✘∞(dàn)代價是(shì)耗電(diàn)更δ×‌大(dà)、損失一(yī)定容量等;降低(dī)基站(zhàn)到(dào)核∞₽∏心網的(de)時(shí)延，主要(yào)是(shì)引>​入邊緣計(jì)算(suàn)等技(jì)術(shù)。因此，5G的(de)​‍÷£時(shí)延指标也(yě)可(kě)以分(fē₩♣n)為(wèi)多(duō)檔：如(rú)<5ms、5-10ms、↕λ≥10-20ms等。

　　5G高(gāo)可(kě)靠能(néng)力：可(kě)靠性可(kě)以分₩δ•(fēn)為(wèi)三層：應用(yòng)層自(zì)身(shēn)的©‍✔↕(de)可(kě)靠性、5G網絡的(de)可(kě)靠→×>性和(hé)基礎資源的(de)可(kě)靠性。例如(rú)，上(shàng)÷↑δ層應用(yòng)層的(de)可(kě)靠性，在遊戲中，有(yǒu≥¥★)蜂窩和(hé)WiFi雙發選收的(de)技(jì)術(shù);下(xià)←λ‍σ層基礎資源層的(de)可(kě)靠性，主↑®γ要(yào)是(shì)硬件(jiàn)的(de)" 冗餘備份。而5G網絡的(de)可(kě)靠性，←↕σα又(yòu)可(kě)以分(fēn)為(wèi)低(dī)時(shí)π∏$延下(xià)的(de)可(kě)靠性和(hé)無時​‍δ✔(shí)延要(yào)求下(xià)的(de)可(kě✔★)靠性，不(bù)同的(de)需求，技(jì)術(shù)∏Ω₹不(bù)同，所花(huā)代價也(yě)€$↑​不(bù)同。

　　(四)R16/R17其他(tā)物(wù)聯能(né↕<Ωng)力優化(huà)

　　在5G R16/R17标準，3GPP針對(d‍λuì)物(wù)聯需求，對(duì)不(bù)≤®§¥同的(de)業(yè)務場(chǎng)景需求，和(h✔σ ‍é)相(xiàng)關的(de)網絡能(néng)力，進一(yī)&σ±步提升和(hé)優化(huà)。

　　例如(rú)，在業(yè)務場(chǎng)景方面，針對(duì)專≈♣網場(chǎng)景(5G NPN)、非地÷↕∏γ(dì)面網絡場(chǎng)景(5G "α↑αNTN)、5G V2X場(chǎng)景、工(g€​♣ōng)業(yè)IIoT場(chǎng)景等進行(xíng)了±δ± (le)優化(huà);在網絡能(néng)•&<©力方面，針對(duì)5G固移融合、終端功耗、廣播/多(duō)©‌ 播、5G定位、小(xiǎo)包傳輸增強等能(néng)力進行(xíng)了(↑÷εle)優化(huà)。

　　四、5G的(de)物(wù)聯網應用(yòng)趨勢

　　5G會(huì)給物(wù)聯應用(≈↓♥ yòng)未來(lái)帶來(lái)哪些(xiē)方•↑ 面的(de)變化(huà)?我覺得(de)會(h →uì)有(yǒu)以下(xià)四方面的(de)趨勢：

　　(一(yī))一(yī)網代替多(duō)網

　　5G是(shì)一(yī)張泛在的(de)廣域網，但(dàn)通(γ♦εtōng)過引入邊緣計(jì)算(suàn)、D2D等新技≥₩"(jì)術(shù)，5G也(yě)能(néng)同時(shí)适于→≈Ω¥局域和(hé)終端短(duǎn)距直連通(tōng)信的(de↔β≈♠)場(chǎng)景，暢想未來(lái)的(de)一(yī)個(gè)場(ch≥☆♣ǎng)景(當然時(shí)間(jiān)也( <‌★yě)可(kě)能(néng)比較遙遠(yuǎn))£✘Ω ，可(kě)能(néng)就(jiù)隻需要(yào®∑)一(yī)張統一(yī)的(de)5G網絡δ∞§€，結合IPv6，能(néng)滿足多(duō)樣化(huà)的(de)物(×♠♥wù)聯需求，應用(yòng)設計(jì)、網絡運維等也(yě)都(dō₽®÷Ωu)能(néng)變得(de)更加簡單。

　　(二)雲化(huà)代替離(lí)散

　　5G的(de)大(dà)帶寬、低(dī)時(shí)延等特性，>₽結合邊緣計(jì)算(suàn)等技(jì)術(shù)，很(hěn)多σ≠(duō)終端都(dōu)有(yǒu)變成薄終端的(de)≤£∑₹趨勢，如(rú)雲手機(jī)、雲電(diàn)腦(n♠ε£σǎo)等，離(lí)散的(de)終端算(suàn)力将向邊緣節點或雲節點ε∏¥♠集中，也(yě)将帶來(lái)全新的(de)設計(jì)♠ε₹₹架構和(hé)應用(yòng)體(tǐ)驗。

　　(三)無人(rén)代替有(yǒu)人(rén)

　　未來(lái)無人(rén)化(huà)的(de)廣©​♠泛應用(yòng)，将由5G和(hé)AI的(deφ₽)結合驅動成為(wèi)現(xiàn)實。5G将給AI帶來(lái)∑₽×÷泛在連接和(hé)海(hǎi)量數(shù)據，而AI，則讓這↕≠(zhè)些(xiē)數(shù)據和(hé)連接高(gāo)效利↕₩用(yòng)起來(lái)。如(rú)高(gāo)通(✘πtōng)所指出的(de)，“我們正邁入一(yī)個(gè)由AI和(hé)5ᥧG驅動的(de)智能(néng)雲連接的(de)時(shí)代☆♣γ。萬物(wù)都(dōu)将被連接到(dào)雲端，以可(kě)靠®≈♦∏的(de)方式實現(xiàn)互聯。”

　　(四)遠(yuǎn)程代替現(xiàn)場(chǎng)

　　在可(kě)預計(jì)的(de)很(hěn)長(cháng)一(>£₹yī)段時(shí)間(jiān)，無人(rén)化(huà)✘™↔δ和(hé)遠(yuǎn)程化(huà)一 >×(yī)定會(huì)并行(xíng)發展。遠(yuǎα₹n)程化(huà)，實現(xiàn)人(rén)與物(wù)在物(wùφ≤)理(lǐ)空(kōng)間(jiān)上(shàng)的(≈φ₹ de)解耦，将激發很(hěn)多(duō)全新的(d£λe)應用(yòng)，如(rú)遠(yuǎn)程駕ε←¶駛等。之前，由于網絡的(de)限制(zhì)​±✘，遠(yuǎn)程化(huà)并未真正普及開(©≠π↔kāi)來(lái)。5G的(de)大(dà✔↑✘δ)帶寬和(hé)低(dī)時(shí)延等特性，将使得(de)遠(Ω≥©yuǎn)程化(huà)在垂直行(xíng)業(yè)的(de)數(shù♠¥↓)字化(huà)轉型中得(de)到(dào)越來(lái)越多(d★↔↔δuō)的(de)應用(yòng)。歡迎聯系無錫小(xiǎo)禾呈科(kē)技(jì)-物(wù)聯網開(kāi∏♣£)發專家(jiā)。