眼下5G對高密度物聯網的部署而言大有希望，這項蜂窩技術的未來版本蘊含著更大的潛力。

物聯網已經在蓬勃發展。隨著5G技術變得更普及，商業服務趕上已經在醞釀中的增強版標準，物聯網會受到5G技術的巨大推動。

康寧公司負責無線解決方案和產品線管理的副總裁Michelle Engarto說：“由於5G可用的頻譜增加，5G增加了總體頻寬，並允許聯接大量的物聯網裝置。”康寧主要製造用於樓宇內蜂窩產品的分散式天線系統。

電信運營商Verizon Business負責無線、物聯網和合作夥伴關係的副總裁Steve Szabo表示，5G的幾個特點有助於徹底改變眾多行業和網路連線。

一個特點是超高吞吐量。Szabo說：“我們在供應商處的試驗中看到，峰值速度高達4Gbps，這可以讓你大致領略5G的功能，”5G速度有望達到10Gbps。

另一個特點是用於資料收集的高感測器密度，這將使工廠車間實現數字化，並提高可見性和生產力，無需複雜的佈線或傳統技術。

Szabo說：“高感測器密度就是部署成千上萬個感測器，並利用這些感測器來跟蹤資產和發出警報等。採用毫米波技術的5G旨在處理數百萬個聯網感測器，實際上能夠管理每平方公里多達100萬個的聯網裝置。”

5G還能夠透過多接入邊緣計算（MEC）實現超低延遲，這可以將工作負載的處理轉移到邊緣端。

5G在哪些地方可幫助物聯網？

5G對物聯網的影響究竟會有多大、何時會有影響，這在很大程度上取決於使用場景。

研究公司Gartner的高階首席分析師Bill Menezes表示，5G的主要屬性包括：快得多的資料吞吐量、支援大規模的機器類通訊（數量眾多的機器或裝置在沒有任何人工互動或控制的情況下進行通訊），以及超可靠的低延遲通訊。

Menezes表示，這項技術的超可靠性來自它能夠提供規定的服務質量或“實時”通訊，而不是Wi-Fi等基於乙太網的技術盡最大努力傳輸資料。此外，以後版本的5G理論上延遲不到1毫秒，而部署的目前這一代Wi-Fi通常延遲為20~40毫秒。

Menezes表示，所有這些屬性“都與物聯網密切相關，但關聯程度取決於物聯網端點和應用系統的需求。”

比如說，如果應用系統不需要高資料速率或低於10毫秒的延遲就可以正常執行，實施大量的低功耗端點可能很合適。Menezes表示，這種場景將主要利用5G未來支援窄帶物聯網（NB-IoT）聯接的能力，理論上裝置密度每平方公里可支援多達100萬個低功耗端點。NB-IoT是一種低功耗廣域網無線電技術標準，支援一系列蜂窩裝置和服務。

5G還可用於部署需要大量頻寬的數量較少的裝置。Menezes說：“部署監控攝像頭的一個使用場景將更多地依賴5G的高吞吐量/低延遲能力，實現超高畫質晰度8K實時影片流，對裝置密度的要求低得多。”

Menezes表示，汽車、製造（智慧工廠）、建築以及採礦和油氣等自然資源行業都是5G有望為物聯網帶來機遇的行業。他說：“但是需求很廣泛，並且因使用場景而異。”

而5G不是所有物聯網網路的最佳選擇。Menezes表示，企業組織將繼續使用各種連線方式，包括Wi-Fi、藍芽、Zigbee和4G-NB-IoT。他說：“企業需要衡量自己實施的系統將需要其他平臺在所需的部署場景中無法提供的哪些效能方面的屬性。”

5G如何與其他選擇相匹配？

Engarto表示，如今的物聯網裝置大多透過有線技術進行聯接。這包括遮蔽雙絞線區域網和同軸電纜。她說：“在一些有限的地區，Wi-Fi可能有一些用途，”但並非總是很理想。Engarto說：“5G使企業可以部署數量多得多的感測器，不需要電纜和每條電纜所需的導管。”

不過研究公司國際資料公司（IDC）的物聯網和行動網路基礎設施高階研究分析師Patrick Filkins表示，新的無線技術“將是眾多旨在滿足物聯網全面需求的網路解決方案之一。”

Filkins說：“比如說，5G可以支援需要任意延遲、可靠性和安全性的端點。雖說5G將是物聯網的瑞士軍刀式解決方案，完全藉助單一平臺即可實現，但一些企業可能不需要5G的全部功能。在許多情況下，比如LPWAN（低功耗廣域網），也可以透過LoRaWAN等替代方案實現連線。”

Filkins表示，Wi-Fi-6和Wi-Fi-HaLoW也將在密集短距離物聯網使用場景中發揮作用，不過可靠性可能會下降。

Filkins說：“說到承諾零停機通訊，5G是LTE的升級版，因為它融入了實現近乎零的資料包丟失的新技術。”這些技術包括波束形成、網路快速故障切換（冗餘基礎設施和拓撲結構）、無線資料包重傳和軟體定義網路。

Filkins說：“此外，5G利用了先進的同步及其他通道劃分技術，可用來最大限度地利用專用頻譜通道，以確保服務質量。這確保了運營商5G環境下的高可靠性。”

Wi-Fi與5G

Filkins表示，Wi-Fi的可靠性首先受到其傳輸距離的制約。他說：“能不能保證服務級別是個未知數，但在中短距離幾乎肯定有所保證。”此外，大多數Wi-Fi系統部署在未經許可的頻段上。隨著更多的資料包共享通道，干擾的可能性會變得更大。

Filkins表示，Wi-Fi6將頻譜切分成資源單元，以幫助解決可靠性問題，但是即使有這種改進，頻譜問題本身仍然存在，“這有可能帶來干擾。”

Menezes說，部署成本、傳輸距離、干擾和物聯網裝置的功能都是為實施的物聯網確定合適的主要或互補性連線方案時需要考慮的因素。

“根據網路效能需求的實施來做出決定。因此，如果端點或應用系統不需要5G效能即可在所需級別執行，這將有助於決定連線方面的選擇。”Menezes說。

Menezes表示，Wi-Fi6或Zigbee可能完全適合智慧樓宇控制的一些元素，但對於高度移動的廣域使用場景而言毫無用處。

“此外，在5G可用，但尚未達到龐大市場規模、從而使端點或網路服務頗具競爭力的情況下，使用基本商品化的連線技術（比如藍芽、Zigbee、RFID或Wi-Fi）的端點可能極具成本效益。”Menezes說。

消費品製造商惠而浦的全球產品組織副總裁Shree Dandekar表示，在家庭使用等一些情況下，Wi-Fi通常對物聯網而言比蜂窩技術更有意義。惠而浦提供聯網廚房和洗衣裝置等物聯網服務。

Dandekar說：“科技界基本上認同這一觀點，5G技術不太可能改變這種情形。就連最便宜的蜂窩技術[NB-IoT或LTE-M]也要比Wi-Fi貴得多。”

另一方面，惠而浦的工廠是全然不同的情況。IT副總裁Michael Berendsen說：“這種環境可能對Wi-Fi來說是挑戰，因為裝置和機器實在太多了，大量的金屬會影響Wi-Fi訊號。”

該公司正在俄亥俄州一家洗衣機工廠的一些自動駕駛汽車上測試5G，“因為我們認為5G可以提供更好的覆蓋範圍，在這麼大的空間內表現更穩定，” Berendsen如是說。

網路切片以提升效能

電信運營商表示，隨著5G日趨成熟，網路會變得越來越先進，這將為物聯網帶來更多的可能性。

AT&T Business的5G卓越中心主任Jason Inskeep說：“隨著網路不斷髮展，可以藉助SDN（軟體定義網路）改進邊緣結構的建模，頻寬會繼續改善。”

Inskeep說：“5G將帶來的另一個備受期待的功能是網路切片（network slicing），”從而允許在無線接入網路（RAN）上使用專用的資源塊。這樣一來，蜂窩網路開始讓人覺得如同多協議標籤交換（MPLS）網路，“為實現更高的效能帶來了機會，從而促進自動駕駛汽車或‘超視距’無人機操控之類的技術。”

“5G可以在蜂窩網路的每個切片保持一定的效能閾值，這是過去有線網路上才具有的特性。”Inskeep說。

“這些汽車和無人機在收集需要快速處理的大量資料，以便使汽車和無人機更切實可行。5G和邊緣計算全面提供了快速度和低延遲，加上網路切片為資料提供了各自的‘通道’，這將有助於資料在短得多的時間內返回到裝置。”

5G網路切片與物聯網交匯時，“你就會開始看到5G平臺的整體性多麼有用，尤其是許多使用場景同時存在的組織中，”Filkins如是說。

Filkins說：“一個網路切片可以專用於LPWAN物聯網專案，另一個切片可以連線需要超低延遲的端點。藉助5G，理論上可以建立單一的平臺，就能夠支援傳統上需要覆蓋有線鏈路和無線鏈路才能支援的物聯網使用場景。有了5G，你可以使用無線技術從單一平臺支援大多數此類使用場景。”

Filkins表示，從管理和運營費用的角度來看，這對於希望提升物聯網價值的組織應該很有吸引力。

更高的端點密度將到來

InsKeep表示，未來改進的另一個方面是，每平方公里每個無線電路支援更多的會話。他說：“隨著我們改用5G，這個數字會急劇增加，因此終端的密度可能隨之增加。如果出現這一幕，生態系統會變得更智慧化”，物聯網的功能也隨之增加。

Szabo說：“說到物聯網，我們觸及的只是5G強大功能的一小部分。5G大有潛力徹底改變業務運營，支援今天不存在的使用場景。”

Szabo表示，比如說，5G網路每平方英里有望支援200多萬個聯網感測器。“協同使用3D虛擬現實可以幫助工程師、設計師和營銷團隊在幾乎零延遲的情況下比較新產品的設計。”

Szabo表示，Verizon正與合作伙伴和開發商合作，拓展其5G生態系統。2020年7月，它宣佈了簡化和加速端到端物聯網環境的計劃。計劃的一部分是將這家運營商的5G/LTE網路、ThingSpace物聯網平臺（允許其他公司在Verizon網路上設計、測試和連線物聯網裝置）和關鍵資產感測器裝置（監控光、溫度和壓力等條件）與微軟的Azure雲整合起來，使物聯網開發者能夠快速高效地建立新的應用程式。

Menezes表示，5G的未來版本（版本16和17）包括與高階NBIoT、超低延遲和網路切片有關的許多規範，它們適用於多種多樣的物聯網使用場景。

Menezes說：“將5G視為主要或互補資源的組織在為規劃的物聯網使用場景、應用或者為實施的現有物聯網系統提升所需的效能制定路線圖時，需要與基於先進5G版本的服務和基礎設施的商業可用性相匹配。”

5G可以促進物聯網更廣泛的使用

專家們表示，5G的不斷進步有助於推動物聯網計劃。

Engarto說：“5G將促使市面上的物聯網裝置呈爆炸式增長。”5G的超低延遲將為增強現實和虛擬現實等新的使用場景鋪平道路，“併為醫療保健、智慧製造和教育等垂直領域的數字化帶來新的突破性應用前景，”她說。“5G可能是建設智慧城市的關鍵賦能因素，交通運輸、公共安全甚至零售業方面都有改進。”

Menezes表示，大規模的機器對機器通訊與5G即將整合NB-IoT功能相結合，有望進一步促進物聯網的部署。如今的智慧城市面臨的問題是，4GLTE之類的其他移動無線技術或Wi-Fi之類的區域網無線帶來了較差的可擴充套件性。

Menezes說：“以後版本的5G能夠在覆蓋範圍內支援數量多得多的裝置。而且，在中低波段頻譜中，它的傳輸距離會更遠，因此覆蓋的範圍比Wi-Fi更大。”

Szabo表示，5G的出現將“大大加快廣泛採用感測器的程序，以推動諸多行業的數字化轉型。大規模物聯網可以支援最多達12倍的感測器密度，NB-IoT之類的技術會日趨完善。利用這些技術收集資料，加上數字孿生等基於雲的功能，可實現近實時的模擬、評估、預測和補救。”

物聯網“其實是將技術能力與改善業務運作相連線的一種實踐，”Filkins說。“沒有人僅僅為了使用一種新技術而部署物聯網專案。在某些行業，5G將成為推動工業自動化的主要角色，可使室內環境和室外環境實現無縫連線。”