5G移动无线通信技术对物联网产业发展的影响

陈建成

（厦门盈趣科技股份有限公司 福建省厦门市 361027）

1 引言

随着移动通信技术从2G到5G的发展，不断提升的网络性能逐步满足了各行各业的需求，先进移动网络技术在垂直行业的渗透率也因此提高，引领各行各业不断向万物互联的目标逐步迈进。从行业的角度出发，物联网（IoT）产业链的上下游不仅需要在一定成本内跟随这种进度，同时还要在变局期寻找增量空间。4G丰富生活，5G赋能产业，物联网技术的提供者需要抓住在“从锦上添花到不可或缺”的过渡时期的变革机会，紧跟技术动态并把握市场动态，根据自身体量或实现垂直领域的把握，或满足更大领域的共性需求，进而实现企业的成长。

2 第五代移动通信技术发展现况概述

相比于前几代移动通信仅提供简单的吞吐量，时延等性能指标，5G移动网络提供了Enhanced Mobile Broadband（eMBB）、Ultra Reliable& Low Latency Communication（uRLLC）和Massive Machine Type Communication（mMTC）三大业务应用场景。各类专业场景下的用户，尤其是企业用户，可以根据自身的需求选择5G基建的侧重的技术特征，最大化5G基建投资的收益。工信部《5G应用“扬帆”行动计划》更是提出大型工业企业的5G应用渗透率超过35%的建议。从技术、成本和政策的角度，5G都对垂直领域的开发者更友好，应用场景更匹配，对各产业的个性化需求绑定得也更深。5G将赋能产业，通过移动网络的基建迅猛发展的红利期进行技术和产业链的布局是每一家物联网企业都需要考虑的策略。

2.1 个性化的移动应用场景

5G时代以前，数据业务实现了从2G到3G的从无到有，从3G到4G的可堪民用。5G的eMBB，uRLLC和mMTC三大细分场景更是为各类应用场景提供了良好的思考起点。

eMBB可以被视为LTE和LTE-A场景的持续增强，在更先进的MCS之下，通过具备Massive MIMO、特性的基站为更多的用户同时提供更高品质的数据和通信服务。在民用领域，该场景下的基建成果可以让单个基站服务更多的用户同时进行大流量内容的高速上传下载而不产生卡顿，在注重用户体验的应用，如AR/VR，云游戏或高清视频应用中有良好应用前景。在工业领域，大流量业务包括各类图像相关的业务，例如特定地点的安全监控与工业相机的图像采集。

uRLLC作为一种低延时高可靠的服务场景，该场景的建设有较强烈的市场导向且现阶段下应用场景多在工业领域。uRLLC主要对涉及高实时性、精密度和安全性的业务能力负责，例如高精度工业控制，车联网与无人驾驶，数字孪生，远程医疗等业务，其中涉及本地组网，D2D通信，高可靠切换，和低时延专网等因素。

mMTC是面向H2M,M2H与M2M类通信流量的服务场景。大规模、低成本与低消耗的物联网应用是该场景的预期服务目标，因此在一些场合mMTC也被称为NB-IoT的继承者，NB-IoT将从与mMTC互补的现状向与mMTC融合长期演进。NB-IoT作为5G先行者在2017-2019年迎来了大爆发，单个模组成本从超过100元降低到不到20元。这样的成本使得通过MU-MIMO特性获得多用户接入能力的5G基站有了天然的市场。

2.2 无线安全与隐私

根据我国的基建情况，通过5G接入，承载，传输的数据都经由三大运营商控制的网络中，从网络层面的安全系数较高。对比Wi-Fi，Zigbee、蓝牙等分布式的无线网络，通过网关接入运营商网络前的无线安全机制完全由用户自行负责。在网络侧通过网络功能虚拟话的形式进行网络资源切片，在不同用户之间进行资源隔离，实现在虚拟主机间的用户隔离，同时统一进行病毒查杀和中心化防火墙设置的保障了用户业务和数据安全。

3 物联网技术与产业概述

3.1 物联网概念的演进

物联网最早的物联网应用可以追溯到上世纪80年代卡内基·梅隆大学的一台联网查询货物存量的可乐贩卖机。生产力决定生产关系，尔后90年代，以物品一维编码、RFID和互联网为基础的网络身份认证技术成为当时网络条件下的主流物联网技术。进入新世纪，国际电联（ITU）正式提出物联网概念，此时的物联网更多被视为通信技术的应用。2009年8月“感知中国”概念的提出让物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。而衍变至今，物联网早已超脱了原本通信技术的概念，甚至超越了ICT的边界，逐步融入各个垂直领域，在成为万物互联远景的基石。

3.2 物联网技术现状

在大数据时代，物联网已经成为垂直领域中获取数据并分析的基础，但在各类工业、民用场景下的市场成熟度和前景各不相同，用户的价格敏感性也各不相同，因此根据不同需求，物联网设备所需的配备的技术特性不尽相同：物联网应用根据连接速率需求被分为高速、中速与窄带业务；依场景单位空间中所需物联网设备数量的多寡，可以分为少、常规和大连接数；根据场景2B，2C或者混合市场场景可以细分为民用、广义工业和混合场景；最后再根据市场成熟程度的不同，可以形成一个企业判断自身在5G+物联网领域发力的自我评估矩阵。

4 第五代移动通信技术对物联网技术发展的影响

工信部信息通信发展司网络发展处指出“移动物联网想要发展好，网络是基石，成本是关键，应当要加快5G网络建设、统筹完善NB-IoT网络覆盖，坚持适度超前的建设节奏，形成以建促用的良性模式”5G会如何影响物联网技术？从上述的“大人物”场景中我们知道了数据采集单元、传感器所能产生数据的多样性，网络的联通性会影响这些数据在不同场景下的时效性，而有效的数据才能支撑真人或人工智能在有效的时间内做出有效的决策。

4.1 个性化的组网对多元场景的支撑

物联网技术为这些中包括了数据采集，决策和反馈的闭环，而各个环节中对网络端的共性需求包括了多连接，高带宽，低时延，高公平和快响应。盖需求可以使用现有的5GNBIoT解决方案，也可以直接在eMBB上架构虚拟专网来满足。加上NB-IoT作为5G标准的一部分，在可预见的未来，基站和终端都有Cat.0，Cat.1和Cat.M1的设备。在上述弹性组网方案下，物联网设备能够有更方便的组网方法，基于低成本Cat.0的低成本（低于100元）的长续航组网选择。

4.2 分布式算力对决策能力的提升

4.2.1 对时效性的提升

以中国联通为例，该运营商在重点业务区域有架设区级MEC节点使得服务器与业务部署地的距离能够达到五十公里以下，在基站不进行节能配置的情况下，能够实现所有包的往返时延低于20ms。

4.2.2 对决策能力的提升

分布式的MEC算力铺设为物联网应用提供了多级算力卸载场景。物联网服务后端可以在离现场更近的地方架设服务并且与合作运营商商定边缘算力方案，物联网服务提供商需要考虑的是如何在服务冗余场景下通过算力分配来达到用户体验和总体成本的最优化。

4.2.3 对服务可靠性的提升

自有服务器加多个MEC的运行场景可以在2C端业务多重冗余服务端的保障。对重要数据，物联网服务提供商可以通过多服务器+多MEC切片的模式进行缓存。

5 面向5G时代的物联网技术发展策略

5.1 物联网的“大人物”时代

为了让上述业务所生成的数据及其分析结果能够反哺于业务不断累进优化的动态闭环，集合了统计学，运筹学，最优化等跨学科技术的广义人工智能成为了物联网与大数据之间的联动力。大数据，人工智能与物联网相辅相成的运作机制成为当前时代最先进的生产力工具。这套AI+Big Data+IoT的逻辑闭环在近几年的使用当中，由于一般大众对数据的不敏感也往往被称作为AIoT。这套自洽的动力推进着各个文理工商学科滚滚向前，不断发掘着各个学科在这份生产工具能力上限下的边界。

以智能驾驶领域的蔚来汽车为例，得益于其强大的整体传感器配备，算力架构以及车机优化，33个传感器，一套激光雷达与11个高清摄像头配合，通过人工智能将传感器数据、无线感知结论和机器视觉反馈进行结合。只有依托于足够迅捷的网络，通过一定的运筹决策逻辑，才能将海量的物联网数据有效应用于决策过程中。

5.2 物联网技术跨平台的内在逻辑

物联网系统的本质是承载关键信息流，并以信息流作为决策基础控制能量流与物质流向更有秩序和集体利益最大化的方向进行建设。5G技术为信息流提供了更大的容量和更切合场景的服务质量，要如何在可控的成本内利用好5G技术，为跨平台信息流动提供便利，华为提供了一种可能性：在手机端，绕开了iOS的垄断；在跨屏幕协作上规避了完全云化的缺点；在物联网设备上提供了基于多内核的多语言框架和应用。通过多硬件、多媒体与多服务的交互，鸿蒙OS从抽象上正在逐渐打破所谓手机、平板和大屏间的隔阂。

一家大体量的从通信基础设施起家的公司，精准判断了“大人物”时代下信息流动所需要跨过的壁垒，并提出了自己的解决方案。华为作为大体量的物联网平台典型，有其特殊性，也有其参考价值。

5.3 物联网相关行业的发展策略

中国台湾业家施振荣先生的微笑曲线与日本索尼中村研究所所长中村末广的武藏曲线在表面上看是一种悖论：为什么同样是研发、生产和销售三个环节，得出的相对收益率曲会截然相反？很多前人都通过分析给出过类似的答案：在不同企业的不同发展阶段，在不同细分领域的不同市场份额下，不同生命周期环节有不同的收益率。而这种具体问题具体分析的思路放在对先后发优势的分析上也是准确的。

由于5G技术是一种ICT共性基础设施建设，根据2.1中的结论与4中的分析，5G现有场景在短期内的增量将以大众眼光中最成熟的eMBB为主，而在设备终端体量最大的mMTC和纳入5G体系的NB-IoT将会在可预见的未来内迎来场景应用的爆发，而uRLLC场景的增长对车联网等非成熟市场场景的依赖性过高。处于产业链中不同的地位的企业需要根据企业自身的竞争优势存量与市场发展的大方向进行双向匹配。

6 结束语

本文根据物联网和5G网络的发展规律以及技术特性，结合一定的案例分析得出一定普适性的结论，并为5G时代下物联网企业的发展策略的制定提出了一种方法论框架。总体来说，5G技术的进一步完善为当前的物联网行业的发展提供了较多的可能性。融合5G技术与物联网技术，实现将不同的终端设备进行有效的连接，来构建统一的网络，最终形成全新的物联网络生态链，极大地改变了当前人们传统的生活方式，同时也促进了各行各业的快速发展，为我国经济建设提供相应的动力，具备跨时代的意义。