5G标准出炉,带给物联网的期待
2018年6月14日,在来自全球主要电信运营商、网络设备商、终端芯片厂商、仪器仪表厂商、互联网公司和其他垂直行业公司等600余名代表的共同见证下,3GPP全会(TSG#80)批准了第五代移动通信技术标准(5G NR)独立组网功能冻结。加之去年12月完成的非独立组网NR标准,5G已完成第一阶段全功能标准化工作,进入了产业全面冲刺新阶段。
那600名见证人,是手持着刀等候着切蛋糕的人。那么对于物联网来说,5G将给物联网带来什么样的不同,给我们带来什么样的期待?
01 物联网互联互通的“三驾马车”
物联网的传输就目前科技发展而言由三种技术共同组成,其中窄带物联网(NB-IOT)和增强性机器通信技术(eMTC)和即将到来的5G。
窄带物联网(NB-IOT):NB-IoT指窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)技术,早在2016年,NB-IoT技术协议获得了3GPP 无线接入网(RAN)技术规范组会议通过。其核心是面向低端物联网终端(低耗流),支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)的典型代表。适合广泛部署在智能家居、工业控制等领域,对低速率、低功耗、终端的物联网应用具有较大优势。
增强性机器通信技术(eMTC):eMTC是物联网互联技术的一个重要分支,其基于LTE协议演进而来,目的是为了更加适合物与物之间的通信,也为了更低的成本,对LTE协议进行了裁剪和优化。LTE-M,即LTE-Machine-to-Machine,是基于LTE演进的物联网技术,在R12中叫Low-CostMTC,在R13中被称为LTEenhancedMTC,即eMTC,旨在基于现有的LTE载波满足物联网设备需求。eMTC基于蜂窝网络进行部署,支持上下行较大1Mbps的峰值速率,属于物联网中速率,其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽,可以直接接入现有的LTE网络。eMTC的较关键能力在于支持移动性并可以定位,成本只有Cat1芯片的25%,相比于GPRS速率要高四倍。
5G,英文fifth-generation的缩写,指移动电话系统第五代,也是4G的延伸。该技术可在28G赫兹(GHz)超高频段以每秒1G比特(Gbps)以上的速度传送数据,利用该技术,下载一部高画质(HD)电影只需一秒钟。
随着5G标准的批准,其商用已经不会太遥远了。这样,物联网互联互通的三驾马车也便齐全了,物联网的风口的风更显得强劲了。
02 “三驾马车”协同互补的关系
2017年,在工信部《关于全面推进移动物联网(NB-IOT)建设发展的通知》等政策的引导下,我国三大电信运营商相继发力,积极推进NB-IOT商用网络的搭建和部署,已显著提升了物联网规模化应用的接入能力。
紧跟NB-IOT的步伐,我国eMTC在今年也将步入商用期,与NB-IOT形成互补发展的趋势。
而5G最长传送距离可达2公里,再加上基站,世界将变得更丰富多彩。
三驾马车之间的关系:
NB-IOT:低速率、深度覆盖、无连接态切换。适用于物联网领域的智能抄表、智能停车、路灯控制、井盖防护、环境监测等
EMTC:中低速率、移动性、支持语言、定位等。适用于物流跟踪、车辆定位、移动支付、智能穿戴、智慧管网等
5G:速度快,传输距离远、传输数据大、无延迟。适用于需要传输速度快的影像等应用
打个比方,NB-IOT因为身板小,只能在院子里兜圈子,院子里旮旯的地方门儿清;EMTC呢,身板壮点,但也只能在村里转悠,同样地对村里也再熟悉不过了;5G呢,那可了不得,能跑遍整个镇子,不过呢,因为镇的面积比较大,一些地方它就去不了,但是,如果多喂些粮草,它还能跑周围的镇子,如果你每到一个地方给它加点料的话,甚至能到更远的地方如县、市等。这样,这三驾马车运用得好的话,就能走遍天涯海角了。
这个大概就是NB-IOT、eMTC和5G的关系。三者之间是强互补关系,三者设施配置得当,就可以形成一张覆盖密度大,相得益彰的物联网数据传输网。
03 “三驾马车”在物联网的应用场景
物联网的应用场景可以大致分为3类,一是以车联网为代表的监控类业务,传输速率10Mbit/s左右,代表技术是5G;二是以穿戴类为代表的交互协同类业务,传输速率小于1Mbit/s,代表技术有eMTC;三是以远程抄表为代表的数据采集类业务,传输速率小于100Kbit/s,代表技术有NB-IoT、Lora和SigFox等。
eMTC和NB-IoT二者均可用于面向低功耗广覆盖的场景,两者是由部分重合的场景,但eMTC和NB-IoT在数据速率、覆盖能力、耗电等方面还是有差异的,因此两者的应用场景既有重合也有差异。NB-IoT的优势在低吞吐量的应用场景下将成本和功耗降至最低、覆盖能力强,因此NB-IoT最典型的应用场景是远程抄表类业务、路灯控制、井盖防护等公共设施监控、智能停车等。eMTC的优势是速率较高、支持移动性、支持VoLTE语音等,因此eMTC典型的应用场景是物流跟踪、车辆定位、移动实付、智能穿戴设备等。
04 5G给物联网带来的遐想
5G因为其高速率,给物联网带来了无限的遐想。比如5G未来重要的应用场景车联网,其发展最大的受制因素在于算法以及承载算法的硬件及网络,以5G为代表的LTE-V和下一代通信标准将很大层面上解决车联网网络的问题。
5G可以提供超高画质影音、优质云端服务,由于 5G 技术强调传送强、速度快且实时可靠,能支持分秒必争的移动,未来透过 5G 连结,可让自动驾驶汽车由自动连结引导到交通体系,在高速进行中仍可保持传输质量,因此,车辆行驶间的影像云端储存透过实时传输,不需等行程结束后才能将影像纪录管理,且云端化结合影像分析,加上车体内外传感器可协助驾驶行为修正、道路状况实时提醒及驾驶判断辅助,让无人驾驶成为未来主流的驾驶方式。
至于曾发生的Uber一辆无人驾驶测试车在亚利桑那州凤凰城郊区撞死一位女性,这全球首例完全自主驾驶汽车致人死亡的事故,可能正是传输速度问题导致的悲剧。从理论上说无人驾驶的确应该比人类驾驶更安全。在汽车本身质量等安全隐患的前提下,安全与否就完全考量驾驶员本身了,人类的反应速度,判断的理性还是无法与传感器+处理器的组合相媲美的,即便是同一个人还会因为身体状况,心情好坏,睡眠情况等等各种因素导致驾驶状态的千差万别,就更不用说人类个体的差异了,反应快慢,经验多少,冷静与否,是否路怒,而无人驾驶显然没有这些问题,也就从根本上杜绝了因为人的主观因素和客观不足导致的安全事故。
另外,以视频为代表的要求高带宽的应用,例如虚拟现实,混合现实等技术,因为5G的应用都可以得到解决。目前虚拟现实、混合现实等相关的旅游、体育、视频会议等众多的应用都有了用武之地,未来只在科幻片里出现的全息影像等科技技术都会随着5G的到来变为现实。
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