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5G在物联网中应用面临哪些复杂挑战?

5G提供了一系列复杂的新功能,以支持在4G、3G或2G环境下不实用甚至不可能实现的应用程序。为了利用这些功能,物联网系统设计师需要了解5G新无线(NR)架构的三个基本组件:

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1、增强型移动宽带(eMBB)是带宽密集型固定和移动应用的理想选择,能够为那些光纤或铜线价格昂贵、速度太慢或根本无法使用的家庭提供千兆宽带。

2、大规模机器类型通信(mMTC)不是带宽或延迟的关键,但它们构成了智能城市或智能农业等大多数物联网部署的主干。mMTC基础设施旨在支持给定位置内的数百万个物联网传感器系统。相比之下,4G网络仅可以在同一区域支持成千上万的用户。

3、超可靠低延迟通信(URLLC)旨在满足关键任务应用的极端服务质量(QoS)要求。例如,远程医疗、工业4.0和自动驾驶汽车的延迟要求为个位数的毫秒级。

从短期来看,可用性是利用5G能力的最大挑战。尽管许多运营商已经开始部署5G,但距离达到像4G一样的覆盖水平仍需数年时间,而5G的许多功能都是以LTE为基础的。

展望未来,NR Light也是5G的一个相关元素,标准化社区正为即将到来的3GPP Rel 17而努力。NR Light旨在满足低、中端设备的需求,这些设备比窄带物联网和LTE-M要求更高,但比URLLC或eMBB要求更低,由LTE提供服务,为5G在所有使用情况下的广泛采用铺平了道路。

物联网系统开发人员还必须应对5G的其他复杂性。例如:与4G、3G和2G相比,5G能够容纳大量连接设备的方式是射频能力得到了扩展。系统设计者需要考虑他们的波段选择将如何影响通信覆盖范围、天线设计、移动运营商认证等问题。

许多物联网应用将继续使用LTE,因为这是一项广泛使用的成熟技术。不过,即便是LTE也有其复杂性,可能会让习惯了2G和3G的系统设计人员感到困惑。这就是为什么他们经常求助于合作伙伴来帮助他们驾驭4G和5G。此外,以云服务的安全连接为例,窄带物联网是一种吞吐量有限、潜在的长延迟的技术,不能很好地与企业云服务要求的重量级TCP协议(如SSL或HTTPS)配合使用。

物联网应用程序能够享受窄带物联网的好处,使用安全的轻量级协议克服了这些障碍。调制解调器天生具有使用轻量级M2M (LwM2M)安全地连接到云和设备管理服务的能力,该服务包括API连接器,可直接将应用程序数据推送到第三方企业云服务提供商。同时,由一家公司提供的综合服务组合,使物联网解决方案提供商能够避免在独立拼凑多供应商系统时出现的问题,包括职责不清。这对于在5G新世界取得成功至关重要。

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