5G移動無線通信技術對物聯網產業發展的影響

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

隨著移動通信技術從2G到5G的發展，不斷提升的網絡性能逐步滿足了各行各業的需求，先進移動網絡技術在垂直行業的滲透率也因此提高，引領各行各業不斷向萬物互聯的目標逐步邁進。從行業的角度出發，物聯網（IoT）產業鏈的上下游不僅需要在一定成本內跟隨這種進度，同時還要在變局期尋找增量空間。4G豐富生活，5G賦能產業，物聯網技術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會，緊跟技術動態并把握市場動態，根據自身體量或實現垂直領域的把握，或滿足更大領域的共性需求，進而實現企業的成長。

2 第五代移動通信技術發展現況概述

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，5G移動網絡提供了Enhanced Mobile Broadband（eMBB）、Ultra Reliable& Low Latency Communication（uRLLC）和Massive Machine Type Communication（mMTC）三大業務應用場景。各類專業場景下的用戶，尤其是企業用戶，可以根據自身的需求選擇5G基建的側重的技術特征，最大化5G基建投資的收益。工信部《5G應用“揚帆”行動計劃》更是提出大型工業企業的5G應用滲透率超過35%的建議。從技術、成本和政策的角度，5G都對垂直領域的開發者更友好，應用場景更匹配，對各產業的個性化需求綁定得也更深。5G將賦能產業，通過移動網絡的基建迅猛發展的紅利期進行技術和產業鏈的布局是每一家物聯網企業都需要考慮的策略。

2.1 個性化的移動應用場景

5G時代以前，數據業務實現了從2G到3G的從無到有，從3G到4G的可堪民用。5G的eMBB，uRLLC和mMTC三大細分場景更是為各類應用場景提供了良好的思考起點。

eMBB可以被視為LTE和LTE-A場景的持續增強，在更先進的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的數據和通信服務。在民用領域，該場景下的基建成果可以讓單個基站服務更多的用戶同時進行大流量內容的高速上傳下載而不產生卡頓，在注重用戶體驗的應用，如AR/VR，云游戲或高清視頻應用中有良好應用前景。在工業領域，大流量業務包括各類圖像相關的業務，例如特定地點的安全監控與工業相機的圖像采集。

uRLLC作為一種低延時高可靠的服務場景，該場景的建設有較強烈的市場導向且現階段下應用場景多在工業領域。uRLLC主要對涉及高實時性、精密度和安全性的業務能力負責，例如高精度工業控制，車聯網與無人駕駛，數字孿生，遠程醫療等業務，其中涉及本地組網，D2D通信，高可靠切換，和低時延專網等因素。

mMTC是面向H2M,M2H與M2M類通信流量的服務場景。大規模、低成本與低消耗的物聯網應用是該場景的預期服務目標，因此在一些場合mMTC也被稱為NB-IoT的繼承者，NB-IoT將從與mMTC互補的現狀向與mMTC融合長期演進。NB-IoT作為5G先行者在2017-2019年迎來了大爆發，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

根據我國的基建情況，通過5G接入，承載，傳輸的數據都經由三大運營商控制的網絡中，從網絡層面的安全系數較高。對比Wi-Fi，Zigbee、藍牙等分布式的無線網絡，通過網關接入運營商網絡前的無線安全機制完全由用戶自行負責。在網絡側通過網絡功能虛擬話的形式進行網絡資源切片，在不同用戶之間進行資源隔離，實現在虛擬主機間的用戶隔離，同時統一進行病毒查殺和中心化防火墻設置的保障了用戶業務和數據安全。

3 物聯網技術與產業概述

3.1 物聯網概念的演進

物聯網最早的物聯網應用可以追溯到上世紀80年代卡內基·梅隆大學的一臺聯網查詢貨物存量的可樂販賣機。生產力決定生產關系，爾后90年代，以物品一維編碼、RFID和互聯網為基礎的網絡身份認證技術成為當時網絡條件下的主流物聯網技術。進入新世紀，國際電聯（ITU）正式提出物聯網概念，此時的物聯網更多被視為通信技術的應用。2009年8月“感知中國”概念的提出讓物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一。而衍變至今，物聯網早已超脫了原本通信技術的概念，甚至超越了ICT的邊界，逐步融入各個垂直領域，在成為萬物互聯遠景的基石。

3.2 物聯網技術現狀

在大數據時代，物聯網已經成為垂直領域中獲取數據并分析的基礎，但在各類工業、民用場景下的市場成熟度和前景各不相同，用戶的價格敏感性也各不相同，因此根據不同需求，物聯網設備所需的配備的技術特性不盡相同：物聯網應用根據連接速率需求被分為高速、中速與窄帶業務；依場景單位空間中所需物聯網設備數量的多寡，可以分為少、常規和大連接數；根據場景2B，2C或者混合市場場景可以細分為民用、廣義工業和混合場景；最后再根據市場成熟程度的不同，可以形成一個企業判斷自身在5G+物聯網領域發力的自我評估矩陣。

4 第五代移動通信技術對物聯網技術發展的影響

工信部信息通信發展司網絡發展處指出“移動物聯網想要發展好，網絡是基石，成本是關鍵，應當要加快5G網絡建設、統籌完善NB-IoT網絡覆蓋，堅持適度超前的建設節奏，形成以建促用的良性模式”5G會如何影響物聯網技術？從上述的“大人物”場景中我們知道了數據采集單元、傳感器所能產生數據的多樣性，網絡的聯通性會影響這些數據在不同場景下的時效性，而有效的數據才能支撐真人或人工智能在有效的時間內做出有效的決策。

4.1 個性化的組網對多元場景的支撐

物聯網技術為這些中包括了數據采集，決策和反饋的閉環，而各個環節中對網絡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。蓋需求可以使用現有的5GNBIoT解決方案，也可以直接在eMBB上架構虛擬專網來滿足。加上NB-IoT作為5G標準的一部分，在可預見的未來，基站和終端都有Cat.0，Cat.1和Cat.M1的設備。在上述彈性組網方案下，物聯網設備能夠有更方便的組網方法，基于低成本Cat.0的低成本（低于100元）的長續航組網選擇。

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

以中國聯通為例，該運營商在重點業務區域有架設區級MEC節點使得服務器與業務部署地的距離能夠達到五十公里以下，在基站不進行節能配置的情況下，能夠實現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算力鋪設為物聯網應用提供了多級算力卸載場景。物聯網服務后端可以在離現場更近的地方架設服務并且與合作運營商商定邊緣算力方案，物聯網服務提供商需要考慮的是如何在服務冗余場景下通過算力分配來達到用戶體驗和總體成本的最優化。

4.2.3 對服務可靠性的提升

自有服務器加多個MEC的運行場景可以在2C端業務多重冗余服務端的保障。對重要數據，物聯網服務提供商可以通過多服務器+多MEC切片的模式進行緩存。

5 面向5G時代的物聯網技術發展策略

5.1 物聯網的“大人物”時代

為了讓上述業務所生成的數據及其分析結果能夠反哺于業務不斷累進優化的動態閉環，集合了統計學，運籌學，最優化等跨學科技術的廣義人工智能成為了物聯網與大數據之間的聯動力。大數據，人工智能與物聯網相輔相成的運作機制成為當前時代最先進的生產力工具。這套AI+Big Data+IoT的邏輯閉環在近幾年的使用當中，由于一般大眾對數據的不敏感也往往被稱作為AIoT。這套自洽的動力推進著各個文理工商學科滾滾向前，不斷發掘著各個學科在這份生產工具能力上限下的邊界。

以智能駕駛領域的蔚來汽車為例，得益于其強大的整體傳感器配備，算力架構以及車機優化，33個傳感器，一套激光雷達與11個高清攝像頭配合，通過人工智能將傳感器數據、無線感知結論和機器視覺反饋進行結合。只有依托于足夠迅捷的網絡，通過一定的運籌決策邏輯，才能將海量的物聯網數據有效應用于決策過程中。

5.2 物聯網技術跨平臺的內在邏輯

物聯網系統的本質是承載關鍵信息流，并以信息流作為決策基礎控制能量流與物質流向更有秩序和集體利益最大化的方向進行建設。5G技術為信息流提供了更大的容量和更切合場景的服務質量，要如何在可控的成本內利用好5G技術，為跨平臺信息流動提供便利，華為提供了一種可能性：在手機端，繞開了iOS的壟斷；在跨屏幕協作上規避了完全云化的缺點；在物聯網設備上提供了基于多內核的多語言框架和應用。通過多硬件、多媒體與多服務的交互，鴻蒙OS從抽象上正在逐漸打破所謂手機、平板和大屏間的隔閡。

一家大體量的從通信基礎設施起家的公司，精準判斷了“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網平臺典型，有其特殊性，也有其參考價值。

5.3 物聯網相關行業的發展策略

中國臺灣業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、生產和銷售三個環節，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：在不同企業的不同發展階段，在不同細分領域的不同市場份額下，不同生命周期環節有不同的收益率。而這種具體問題具體分析的思路放在對先后發優勢的分析上也是準確的。

由于5G技術是一種ICT共性基礎設施建設，根據2.1中的結論與4中的分析，5G現有場景在短期內的增量將以大眾眼光中最成熟的eMBB為主，而在設備終端體量最大的mMTC和納入5G體系的NB-IoT將會在可預見的未來內迎來場景應用的爆發，而uRLLC場景的增長對車聯網等非成熟市場場景的依賴性過高。處于產業鏈中不同的地位的企業需要根據企業自身的競爭優勢存量與市場發展的大方向進行雙向匹配。

6 結束語

本文根據物聯網和5G網絡的發展規律以及技術特性，結合一定的案例分析得出一定普適性的結論，并為5G時代下物聯網企業的發展策略的制定提出了一種方法論框架?？傮w來說，5G技術的進一步完善為當前的物聯網行業的發展提供了較多的可能性。融合5G技術與物聯網技術，實現將不同的終端設備進行有效的連接，來構建統一的網絡，最終形成全新的物聯網絡生態鏈，極大地改變了當前人們傳統的生活方式，同時也促進了各行各業的快速發展，為我國經濟建設提供相應的動力，具備跨時代的意義。