5G移動(dòng)無線通信技術(shù)對(duì)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)期的變革機(jī)會(huì)，緊跟技術(shù)動(dòng)態(tài)并把握市場(chǎng)動(dòng)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(zhǎng)。

2 第五代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況概述

相比于前幾代移動(dòng)通信僅提供簡(jiǎn)單的吞吐量，時(shí)延等性能指標(biāo)，5G移動(dòng)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(chǎng)景。各類專業(yè)場(chǎng)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(dòng)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(duì)垂直領(lǐng)域的開發(fā)者更友好，應(yīng)用場(chǎng)景更匹配，對(duì)各產(chǎn)業(yè)的個(gè)性化需求綁定得也更深。5G將賦能產(chǎn)業(yè)，通過移動(dòng)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(gè)性化的移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景

5G時(shí)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(chǎng)景更是為各類應(yīng)用場(chǎng)景提供了良好的思考起點(diǎn)。

eMBB可以被視為L(zhǎng)TE和LTE-A場(chǎng)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(shí)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(chǎng)景下的基建成果可以讓單個(gè)基站服務(wù)更多的用戶同時(shí)進(jìn)行大流量?jī)?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(shí)高可靠的服務(wù)場(chǎng)景，該場(chǎng)景的建設(shè)有較強(qiáng)烈的市場(chǎng)導(dǎo)向且現(xiàn)階段下應(yīng)用場(chǎng)景多在工業(yè)領(lǐng)域。uRLLC主要對(duì)涉及高實(shí)時(shí)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(shí)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(chǎng)景。大規(guī)模、低成本與低消耗的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是該場(chǎng)景的預(yù)期服務(wù)目標(biāo)，因此在一些場(chǎng)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(zhǎng)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(gè)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(chǎng)。

2.2 無線安全與隱私

根據(jù)我國(guó)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(yíng)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(duì)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(yíng)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(shí)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(tái)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(shí)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(guó)際電聯(lián)（ITU）正式提出物聯(lián)網(wǎng)概念，此時(shí)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(guó)”概念的提出讓物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)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(gè)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(shí)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(chǎng)景下的市場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)景2B，2C或者混合市場(chǎng)場(chǎng)景可以細(xì)分為民用、廣義工業(yè)和混合場(chǎng)景；最后再根據(jù)市場(chǎng)成熟程度的不同，可以形成一個(gè)企業(yè)判斷自身在5G+物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)力的自我評(píng)估矩陣。

4 第五代移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)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(dòng)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(huì)如何影響物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)？從上述的“大人物”場(chǎng)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(huì)影響這些數(shù)據(jù)在不同場(chǎng)景下的時(shí)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(shí)間內(nèi)做出有效的決策。

4.1 個(gè)性化的組網(wǎng)對(duì)多元場(chǎng)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(gè)環(huán)節(jié)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)端的共性需求包括了多連接，高帶寬，低時(shí)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(zhǎng)續(xù)航組網(wǎng)選擇。

4.2 分布式算力對(duì)決策能力的提升

4.2.1 對(duì)時(shí)效性的提升

以中國(guó)聯(lián)通為例，該運(yùn)營(yíng)商在重點(diǎn)業(yè)務(wù)區(qū)域有架設(shè)區(qū)級(jí)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(shí)延低于20ms。

4.2.2 對(duì)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(jí)算力卸載場(chǎng)景。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)后端可以在離現(xiàn)場(chǎng)更近的地方架設(shè)服務(wù)并且與合作運(yùn)營(yíng)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(chǎng)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(duì)服務(wù)可靠性的提升

自有服務(wù)器加多個(gè)MEC的運(yùn)行場(chǎng)景可以在2C端業(yè)務(wù)多重冗余服務(wù)端的保障。對(duì)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(shí)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(duì)數(shù)據(jù)的不敏感也往往被稱作為AIoT。這套自洽的動(dòng)力推進(jìn)著各個(gè)文理工商學(xué)科滾滾向前，不斷發(fā)掘著各個(gè)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(gè)傳感器，一套激光雷達(dá)與11個(gè)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(tái)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(chǎng)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(tái)信息流動(dòng)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(yǔ)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(shí)代下信息流動(dòng)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(tái)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(guó)臺(tái)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(zhǎng)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(gè)環(huán)節(jié)，得出的相對(duì)收益率曲會(huì)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(chǎng)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(duì)先后發(fā)優(yōu)勢(shì)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(chǎng)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(huì)在可預(yù)見的未來內(nèi)迎來場(chǎng)景應(yīng)用的爆發(fā)，而uRLLC場(chǎng)景的增長(zhǎng)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)等非成熟市場(chǎng)場(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)存量與市場(chǎng)發(fā)展的大方向進(jìn)行雙向匹配。

6 結(jié)束語(yǔ)

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(shí)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。總體來說，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(shí)也促進(jìn)了各行各業(yè)的快速發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供相應(yīng)的動(dòng)力，具備跨時(shí)代的意義。