5G 來了，它改變了游戲規(guī)則——至少他們是這么說的。但這對您真正意味著什么？它真的能為您或您的公司帶來任何好處嗎？我們肯定知道的那個——是的，它可以。5G 物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè) 4.0發(fā)展的真正催化劑，您的行業(yè)更有可能已經(jīng)成為這場革命的一部分。

為什么每個人都對 5G 感到興奮？

要回答這個問題，讓我們從基本要素開始：什么是 5G？5G代表第五代無線技術(shù)。簡而言之，第一代無線讓我們可以打電話并普及手機，第二代讓我們可以發(fā)短信，第三代讓我們的手機可以上網(wǎng)，第四代讓我們以更高的速度傳輸大量數(shù)據(jù)（即在我們的智能手機上播放 Netflix）。第五代應(yīng)該做出一些重要的改進：減少延遲（即響應(yīng)時間）以允許實時通信，以及改善數(shù)據(jù)傳輸，尤其是上行速度.?從表面上看，5G 似乎不是像以前的手機那樣執(zhí)行新的、突破性的想法，而是改進現(xiàn)有的想法。然而，這并不完全正確，因為利用這種令人難以置信的潛力可以帶來一個迄今為止似乎無法想象的解決方案世界。事實上，5G 標(biāo)準(zhǔn)本身使用新技術(shù)并改進現(xiàn)有技術(shù)，以提供前所未有的數(shù)據(jù)傳輸。

毫米波 (mmWave)

毫米波——即 30 到 300 GHz 之間的無線電頻率——顯然不是什么新鮮事。事實上，對它們的第一次研究可以追溯到 19 世紀(jì)末！它們有許多不同的應(yīng)用程序，但是直到現(xiàn)在它們在電信領(lǐng)域的使用并不多，盡管它們承諾提供無與倫比的傳輸速度。這是因為它們具有由高衰減引起的相對較短的范圍，即它們在被空氣或濕氣吸收時傾向于失去強度。

頻率與其范圍之間存在負(fù)相關(guān)（頻率越高，范圍越短）。這就是為什么在談到 5G 時，我們會區(qū)分低頻段（600-850 MHz）、中頻段（2.5-3.7 GHz）和高頻段（25-39 GHz），因為每個頻段都有不同的特點。更高的頻段顯然提供了更好的速度，但代價是范圍更短。

小細(xì)胞

為了彌補有限的范圍，5G 技術(shù)需要所謂的小蜂窩。它們的“小”與我們現(xiàn)在習(xí)慣的手機信號塔的大小有關(guān)。由于它們分別具有較小的范圍，因此我們的想法是創(chuàng)建這些小區(qū)的密集網(wǎng)絡(luò)，以提供適當(dāng)?shù)母采w，并支持毫微微小區(qū)，確保室內(nèi)（家庭或小型辦公室）的覆蓋。

這似乎是一個成本和勞動密集型的想法。確實，它有其缺點，但是更多的細(xì)胞也有它的好處。小區(qū)中的每個設(shè)備（無論是微小區(qū)還是宏小區(qū)）都在專用信道上與天線通信。因此，考慮到可用信道的數(shù)量是有限的，部署具有更短距離的更小蜂窩可以增加可用信道的數(shù)量。這樣更小的單元可以容納更多的設(shè)備。?

波束成形

最重要的是，5G 蜂窩使用一種稱為波束成形的信號處理技術(shù)。這允許他們通過使用來自多個天線的信號將電波導(dǎo)向特定設(shè)備。

通常，信號會向各個方向傳播。但是，如果靠近的幾個天線在相似的時間廣播相同的信號，就會造成干擾。對于某些波，干擾將是建設(shè)性的（即，它會將信號傳遞得更遠(yuǎn)），而對于某些波，干擾是破壞性的（它會削弱它）。這樣，您可以創(chuàng)建一個定向的“光束”，而不是一個不分青紅皂白的“甜甜圈”信號。

波束成形并不是一個全新的概念，現(xiàn)在甚至在一些企業(yè)級 WiFi 設(shè)備中用于增強信號。雖然提高信號質(zhì)量絕對是一個不錯的好處，但對于 5G，波束成形是最重要的。正如我們已經(jīng)解釋過的，5G 網(wǎng)絡(luò)中使用的頻率更容易受到干擾，并且不能真正穿過墻壁等障礙物。因此，引導(dǎo)信號的能力成為 5G 技術(shù)的關(guān)鍵因素。

大規(guī)模 MIMO

與波束成形相關(guān)的是另一種技術(shù)：大規(guī)模 MIMO（多輸入多輸出）。通常，MIMO 可以同時發(fā)送和接收更多數(shù)據(jù)流。大規(guī)模 MIMO 可以使用比以前更多的天線來實現(xiàn)這一目標(biāo)。

到目前為止，設(shè)備通常會按照先到先得的原則進行處理。這意味著，每個設(shè)備都必須等待輪到它。現(xiàn)在，通過這項技術(shù)，可以同時為多個設(shè)備提供服務(wù)。由于大規(guī)模 MIMO 允許使用數(shù)百個天線，因此同時服務(wù)的設(shè)備數(shù)量也在增加。

網(wǎng)絡(luò)切片

這個技術(shù)難題的最后一塊是網(wǎng)絡(luò)切片。它是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以在物理網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建完全獨立的虛擬“切片”，每個切片都滿足特定需求。

這在物聯(lián)網(wǎng)的背景下尤其重要。所有物聯(lián)網(wǎng)項目總體上都是網(wǎng)絡(luò)密集型的，這是可以理解的。然而，并非項目的所有元素都具有相同的網(wǎng)絡(luò)要求，特別是因為物聯(lián)網(wǎng)項目往往非常廣泛和多樣化，包含許多不同的設(shè)備和應(yīng)用程序。通過網(wǎng)絡(luò)切片，可以為不同的應(yīng)用“定制”網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，更有效地分配資源。例如，基本操作將具有更嚴(yán)格的服務(wù)水平要求，并且始終具有優(yōu)先權(quán)，即使在危急情況下也是如此。

如前所述，5G 不僅可以處理更多設(shè)備，而且可以更好地處理它們。國際電信聯(lián)盟 – 無線電通信部門 (ITU-R) 為 4G 技術(shù) (IMT-Advanced) 制定的標(biāo)準(zhǔn)具有每秒 1 吉比特的峰值數(shù)據(jù)速率。對于 IMT-2020，即 5G 技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)提高到 20 Gbps。誠然，“峰值”遠(yuǎn)非“平均”，但它顯示了 5G 的潛力有多大，我們已經(jīng)可以看到迄今為止建立的網(wǎng)絡(luò)中的一些驚人的速度。沒有人需要說服更快、更大容量的網(wǎng)絡(luò)更好，但對于物聯(lián)網(wǎng)來說，這些是關(guān)鍵因素.?連接設(shè)備的絕對數(shù)量不斷增長，并且隨著每個設(shè)備變得越來越復(fù)雜，它收集和發(fā)送越來越多的信息，積累了大量的數(shù)據(jù)。所有這些設(shè)備的通信速度決定了它們的實際用途。

這就是為什么5G還有一個更優(yōu)越的優(yōu)勢，那就是延遲，即響應(yīng)延遲。同樣，4G 的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”是 10 毫秒，而 5G 則只有 1 毫秒。這似乎沒有太大區(qū)別，特別是考慮到字面上的“眨眼”需要超過 300 毫秒。但對于 5G 物聯(lián)網(wǎng)，它實際上可能是生與死的區(qū)別，如果你考慮它在需要在緊急情況下做出分（毫秒）秒決策的自動駕駛汽車或需要完美精確度的機器人輔助手術(shù)中的應(yīng)用。

5G 技術(shù)的設(shè)計考慮了這一點。4G 主要是為了智能手機的利益而開發(fā)的，而 5G 應(yīng)該是物聯(lián)網(wǎng)連接背后的“血管系統(tǒng)” 。ITU-R 定義的 5G 的三個主要使用場景是超可靠低延遲通信(URLLC)、增強型移動寬帶(eMBB) 和海量機器類通信(mMTC)。

考慮到它將允許我們做什么，URLLC 可能是 5G 物聯(lián)網(wǎng)最重要的承諾。它是一組功能，可確保網(wǎng)絡(luò)同時具有低延遲和超可靠。這在我們已經(jīng)討論過的生死攸關(guān)的情況下具有應(yīng)用，例如在機器人的幫助下進行遠(yuǎn)程手術(shù)或駕駛自動駕駛汽車。在這兩種情況下，任何網(wǎng)絡(luò)故障或滯后都會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。但是URLLC 在關(guān)鍵任務(wù)操作中同樣重要，無論它們對于給定的行業(yè)可能是什么：管理電網(wǎng)、第一響應(yīng)者通信系統(tǒng)，甚至是在線銀行系統(tǒng)。所有這些都將越來越依賴 5G 物聯(lián)網(wǎng)，因此需要它來提供密閉的網(wǎng)絡(luò)條件。

令人難以置信的技術(shù)

5G 是一項極其復(fù)雜的技術(shù)，在其發(fā)展過程中存在許多障礙——無論是對工程師、提供商還是用戶而言。正如它要求供應(yīng)商部署昂貴的新基礎(chǔ)設(shè)施一樣，它還要求客戶購買和實施支持 5G 的新設(shè)備。為了讓客戶充分利用 5G 的潛力，網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備都需要正確設(shè)置– 網(wǎng)絡(luò)切片等解決方案需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行周到的實施，同時還需要專業(yè)的 IT 知識。隨著技術(shù)變得越來越復(fù)雜和專業(yè)化，管理網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備也變得越來越困難和資源密集，考慮到它們在物聯(lián)網(wǎng)時代的擴散。因此，一家公司自行管理所有這些幾乎沒有商業(yè)意義。為了真正挖掘物聯(lián)網(wǎng)的潛力，公司需要考慮將技術(shù)交給專家并尋求物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理服務(wù)的幫助.?解決方案提供商可以專業(yè)地處理這些設(shè)備的配置、管理和維護，確?？捎眯院桶踩?，例如通過選擇正確的 5G 就緒協(xié)議（如LwM2M），而您的公司則專注于其核心運營。

雖然 5G 還沒有真正完全出現(xiàn)，你可能認(rèn)為它還不值得，但它正在迅速到來，它將真正改變游戲規(guī)則。它是物聯(lián)網(wǎng)向前發(fā)展所需的燃料，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來前所未有的好處：允許做出更明智決策的數(shù)據(jù)；精度創(chuàng)造更好的產(chǎn)品質(zhì)量；減少停機時間的可靠性。誰現(xiàn)在沒有出現(xiàn)在起跑線上，將來可能永遠(yuǎn)無法在比賽中獲勝。