鄔賀銓院士曾經(jīng)說過“相比前幾代移動(dòng)通信，5G的高帶寬、低時(shí)延等特性適合、適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用。中國(guó)工業(yè)面臨高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，5G為我國(guó)整個(gè)工業(yè)體系迎來新的改變及提升機(jī)遇?！苯袢眨袊?guó)工程院鄔賀銓院士在第四界摯物AIoT產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖峰會(huì)上再次分析了5G和AIoT的發(fā)展。
5G時(shí)代比3G、4G進(jìn)步許多，數(shù)據(jù)率可高達(dá)100兆比特每秒，還有大連接物聯(lián)網(wǎng)，雖然數(shù)據(jù)率只有160兆比特每秒，但是每平方公里可以連接100萬個(gè)傳感器，當(dāng)然這還需要借助中速物聯(lián)網(wǎng)。
最近開發(fā)了無源物聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)1平方公里內(nèi)1000萬個(gè)傳感器聯(lián)網(wǎng)。下圖比較了窄帶物聯(lián)網(wǎng)、中低速物聯(lián)網(wǎng)、寬帶物聯(lián)網(wǎng)等的特性。
5G大寬帶物聯(lián)網(wǎng)
5G在Sub6GHz頻段單載波帶寬為100MHz，下性峰值Gbps。但5G上性峰值因TDD主流時(shí)隙配比為7D3U在100MHz\3.5GHz僅350Mbps。
而工業(yè)應(yīng)用需要大上行，通過上行載波聚合，增加一個(gè)載波頻段；上下行解耦，把上行和下行分別處在不同的載波頻段；以及超級(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%。
應(yīng)用在那里呢？
共享單車、AGV、環(huán)境監(jiān)測(cè)等都需要應(yīng)用到5G大連接物聯(lián)網(wǎng)。以云端大腦通過5G的低時(shí)延來管理大量機(jī)器人、AGV和無人機(jī)等，來實(shí)現(xiàn)低成本的協(xié)同作業(yè)。
原理是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)，還可以與eMBB和URLLC同頻組網(wǎng)；5G的IAB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；以及通過NB-IoT無話音與多媒體業(yè)務(wù)功能。
5G中速低時(shí)延物聯(lián)網(wǎng)
5G中速物聯(lián)網(wǎng)，又稱為5G新型心空口和精簡(jiǎn)能力的5G。數(shù)據(jù)率在10-20 MHz帶寬中提供上下行速率50\100Mbps，時(shí)延5-10ms。
技術(shù)上，帶寬從100MHz降低到20MHz中斷接收天線數(shù)從2或4減少到1，最大下行調(diào)制階數(shù)從256降到64QAM在FDD中支持半雙工操作，減少盲解碼次數(shù)降低PDCCH復(fù)雜性，以及拓展了不連續(xù)接收功能。
成本上預(yù)計(jì)可比5G模組成本降低百分之六十到七十，期待控制在100到200元。它的應(yīng)用也比較廣泛，比如支持工業(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。
5G無源物聯(lián)網(wǎng)
除了剛才提到的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以外，生活中還會(huì)有其他的場(chǎng)景。比如快消品、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，無法使用NB-IoT。過去這些領(lǐng)域用的是RFID，但是它能量及發(fā)射和接收信號(hào)都來自專用讀寫器，導(dǎo)致發(fā)收自干擾，傳輸距離短，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量小，無NFC難與手機(jī)互動(dòng)，而且無法用在擁有非常密集終端的場(chǎng)景中。由此，無源物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。
無源物聯(lián)網(wǎng)終端從空間的無線電波中獲取能源，5G無源物聯(lián)網(wǎng)則由基站信號(hào)賦能。
能量獲取技術(shù)——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?？捎昧_特曼透鏡同時(shí)采集與匯聚多波束能量，采用高響應(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。
信號(hào)傳輸技術(shù)——終端吸收射頻信號(hào)并調(diào)制天仙反射系數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——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。
5G與云計(jì)算
物聯(lián)網(wǎng)還可以跟AI和云計(jì)算結(jié)合。通信網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，時(shí)延大，導(dǎo)致人工智能決策不能第一時(shí)間反饋到物聯(lián)網(wǎng)去執(zhí)行，錯(cuò)過了最佳的集成時(shí)間，現(xiàn)在5G打通了數(shù)據(jù)從采集到?jīng)Q策的全過程，帶寬高，低時(shí)延，將物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算和人工智能無縫融合，AI芯片與操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)嵌入5G物聯(lián)網(wǎng)模塊構(gòu)成AIoT終端。
5G AIoT終端
5G的工業(yè)模組是典型的AIoT終端，跟手機(jī)比它有著很大的不同，在通信方面跟手機(jī)比要簡(jiǎn)單，但是在帶寬上面，工業(yè)模組從終端到網(wǎng)絡(luò)的要求很高，此外在芯片的面積功耗成本要求上，5G工業(yè)模組會(huì)比手機(jī)低，但是環(huán)境條件要求就高很多了。
5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)是在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、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、IPv6等功能，推動(dòng)IT與生產(chǎn)技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)扁平化、智能化。
IPv6也能很好的幫助5G物聯(lián)網(wǎng)，可也獲得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，還為5G切換提供先建后斷的業(yè)務(wù)連續(xù)性。
5G物聯(lián)網(wǎng)不僅是物聯(lián)網(wǎng)的一種連接方式，而且是5G內(nèi)生的一些特點(diǎn)賦能物聯(lián)網(wǎng)升級(jí)。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。5G缺省采用IPv6和內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)安全能力以及MEC（邊緣計(jì)算）的結(jié)合，提供對(duì)時(shí)延、可靠性敏感的物料網(wǎng)應(yīng)用的支持。
5G＋I(xiàn)Pv6＋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。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)?；约拔锫?lián)網(wǎng)企業(yè)小而散難成集群的問題。
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