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基于5G通信技术的物联网产业链发展

2020-03-23 23:17物联网 人已围观

简介在大众物质文化生活水平不断提高的今天,移动网络与物联网已经融入到了现实生活的方方面面,而人们对于网络通信与物联网的要求也变得越来越高,因此,要想满足人们的多样化生...

  在大众物质文化生活水平不断提高的今天,移动网络与物联网已经融入到了现实生活的方方面面,而人们对于网络通信与物联网的要求也变得越来越高,因此,要想满足人们的多样化生活需求, 就必须要大力发展 5G 通信技术,并将其应用到物联网产业链之中, 促使物联网的服务质量和运行效率得到进一步提升,尽快实现整个物联网产业链的转型,而在 5G 通信技术的视角下对物联网产业链发展进行研究,也同样是非常具有现实意义的。
  

  1 5G通信技术概述

  
  5G 通信技术又称第五代蜂窝移动通信技术,是在 4G(第四代) 移动通信技术的基础上发展起来的的创新型移动通信技术,与前几代移动通信技术相比,5G 通信技术不仅具有着稳定性强、数据传输速率高、系统容量大、延迟低的优势,同时还能够起到降低能源消耗、节约成本的效果,在性能上有了极大的提升。例如在数据传输速率方面,4G 移动通信网络的数据传输速率通常在 0.1Gbit/s 左右,但在 5G 移动通信网络环境下,数据传输速率最高却可以达到10Gbit/s,速度提升了近百倍,即便是与英国电信运营商EE 提供的全球最快 4GLTE-LTE-A 网络相比,5G 通信技术的数据传输速率也要快 12 倍左右。而在延迟方面,4G 移动通信网络的响应时间通常在 50ms 左右,而 5G 移动通信网络则可以将这一延迟降低降低到1-2ms,这对于工业制造、医疗、自动驾驶、VR 游戏等领域的物联网发展都有着非常重要的意义。另外,从物联网的角度来看,由于以 5G 通信技术为基础建立起来的通信网络能够与其他各类网络实现有效融合,因此借助多天线网络无线传感器,就可以将设备与网络连接起来,对各种网络信息高效的交互控制,能够对物联网的推广发展起到很大帮助。
  

  2 5G通信技术对物联网产业链发展的影响

  
  2.1硬件产业迅速发展
  
  物联网产业链的发展离不开硬件设备的支持,4G 时代下的物联网产业链虽然已经得到了初步完善,国内的物联厂硬件厂商也比较多,但由于物联网的应用领域非常之广,各行业领域对于物联网硬件设施的需求也比较大,因此各类硬件设备的供应一直都很难满足市场需求,物联网的推广发展也因此受到了不小的限制。然而在5G 通信时代下,Millimeter Wave 技术(毫米波通信技术)作为 5G 移动通信的关键技术得到了迅速推广,物联网产业链中的硬件产业也随之得到了很好的发展。与传统的微波通信系统相比,毫米波通信系统中的元器件尺寸体积大大减小,毫米波通信元器件也更容易实现小型化集成,在这样的情况下,物联厂硬件厂商的硬件设备产量能够实现较大提升,硬件产业也会迅速发展起来,并实现在整个产业链中价值占比的提升。
  
  2.2通信标准逐渐统一
  
  由于物联网的发展时间相对较多,因此其产业链虽然已经初步形成,但不同领域的移动通信标准却并未得到统一,这使得物联网产业链呈现出了传感器 / 芯片厂商、电信运营、系统集成商等模块分化的现象,如果不能够尽快解决这一问题,那么在独立式竞争模式下,物联网产业链的整体发展优势就会逐渐丧失,并给物联网产业的长期发展带来巨大阻碍。而在 5G 通信时代下,由于 5G 移动通信技术的研究本身就需要对 TDD、FDD 等多个移动通信标准进行同和,并展开多项标准化项目的研究,因此能够为移动通信标准的统一创造良好条件,而随着 5G 移动通信技术进一步发展,未来移动通信技术标准有望实现全球的统一化,物联网产业链的模块分化问题也必然会得到解决。在 5G 技术推动下,非独立式框架发展效果更理想。
  
  2.3先进技术广泛应用
  
  5G 移动通信网络的构建需要以多种新兴技术作为支撑,而在 5G 通信技术实现商业化后,其各种新兴关键技术也会在物联网领域得到广泛应用,并为物联网产业链的发展提供重要支撑。以Massive MIMO 技术为例,该技术作为 5G 移动通信中提高系统容量与频谱利用率的关键技术,虽然在近几年才刚刚发展起来,但由于其能够对二维、三维的实现技术模型进行综合优化,建立大规模的 MIMO 系统,因此无论是空间分辨率还是对空间维度资源的深度挖掘,与现有 MIMO 系统相比都有着明显的优势。而在物联网领域,借助 Massive MIMO 技术在空间维度资源挖掘方面的优势, 则可以在保持原有基站密度与带宽的基础上提升高频谱效率,避免不同物联网用户之间互相干扰、影响,这一作用虽然在现阶段并未体现出太高的价值,但随着物联网的持续推广应用,未来其对于物联网流畅性与使用效率的提升将是十分关键的。
  
  2.4安全隐私难以保障
  
  在物联网时代下,5G 移动通信技术虽然给物联网产业链的发展带来了很多帮助,但也同样造成了一定的负面影响,而近两年逐渐暴露出来的用户安全隐私问题则正是其中之一。由于物联网设备在使用过程中需要记录物联网用户的各种隐私信息,而这些数据信息目前有缺乏必要的保护,因此一旦有不法分子掌握了物联网系统的漏洞,就能够直接登录物联网设备并获取设备的管理权限,窃取设备中存储的个人隐私信息自然也就不在话下。从目前来看,由于全球范围内的物联网用户数量较少,因产生的离散数据点也并不多, 因此物联网用户的安全隐私问题尚未得到广泛重视,但在 5G 移动通信技术发展起来后,未来物联网的互通性必将进一步提升,而针对物联网用户的安全隐私问题也会变得愈加严重。据IDC 报告显示, 2020 年全球物联网设备数量将会达到 200 亿台以上,这些设备每天所产生的用户隐私数据是无法计量的,即便其中的极少一部分数据信息被不法分子所窃取,用户所面临的安全风险也同样会非常之大。
  
  2.5成本问题逐渐凸显
  
  虽然从长期来看,5G 通信技术的低成本特点能够在物联网领域发挥出较大作用,但在物联网发展初期,由于电子标签、读写设备等基础设施设备的价格本身就比较昂贵,而 5G 通信技术的支持又会使物联网产业链的整体规模迅速扩大,因此物联网产业链发展所面临的成本问题仍然十分严峻。例如在基础设施建设方面,5G在物联网领域的应用必然需要以大量的基站为基础,由于国家 5G 的频率在 3.5GHz-4.9GHz,因此与 1.8GHz 频率相比,基站数量至少会增加一倍,而在这样的 5G 网络覆盖规模下,物联网发展对于节点的需求也会多达数百亿个,并使前期投入大大增加。
  

  3 5G通信技术支持下的物联网产业发展

  
  3.1智能家居
  
  受现代人的高生活品质要求影响,家电家具行业一直都是物联网技术最为主要的应用领域之一,在 4G 时代下,由于家具、家电产品的价格通常都比较高,因此消费者虽然对物联网技术支持下的智能家具、家电拥有着较强的购买意愿与需求,但在消费时仍然会针对商品价格、性能、安全性等展开综合分析,市场规模实际上并不大。但在 5G 时代到来后,由于 5G 移动通信技术能够大大提升数据传输速率、减少延迟、扩大系统容量,因此即便在现有的基站密度下,物联网也能够支持多个智能家具、家电的共同使用,其功能多样性、性能、安全性都有了较大的提升,这能够极大的刺激消费者购买意愿,并使整个智能家居产业得到迅速发展。
  
  3.2建筑行业
  
  建筑行业对于物联网的应用虽然相对较少,但在近些年建筑施工环境破坏、污染问题日趋严重的情况下,很多建筑施工也开始尝试利用物联网技术来对各种施工设备进行精确控制,并希望通过这样的方式来达到绿色节能的目的。从目前来看,由于物联网技术尚存在着很多不完善之处,因此在建筑施工及拆除过程中,施工设备的控制精度并不理想,对环境污染、破坏的控制效果也不够理想, 但在 5G 移动通信技术出现并得到应用后,物联网设备的控制精度会在高数据传输速率与低延迟的影响下得到较大提升,而通过施工设备精确控制来实现绿色建筑也会随之成为现实。
  
  3.3医疗领域
  
  在过去的几年间,物联网技术已经开始在医疗设备中得到应用, 并使得医生可以远程控制医疗机械手或便携设备完成远程诊疗,但由于 4G 移动通信网络的信号质量不稳定,很容易影响诊疗的连续性,同时网络延迟问题还会使远程医疗器械的反馈及时性大大下降, 因此远程医疗的实际应用仍然会受到很多限制。而 5G 技术带来了网络层的全面提升,这在很大程度上满足了医疗实时性、高效性以及稳定性的需求。在 5G 网络下的远程医疗,由于移动通信网络的具备了低延迟、高传输速度、高稳定性的特点,因此医生在远程诊疗的过程中,基本无需担心因信号质量问题而导致诊疗中断,同时在远程医疗机械反馈的图片、视频拥有更高清晰度后,医生也能够更加及时、准确地的对患者病情进行判断。由于网络延迟大大缩短, 医生还可以借助高控制精度的远程医疗机械来完成手术操作,这对于医疗行业的发展是非常重要的。在 5G 的条件下,原始医疗数据可以即时存储、分析和归档,这对提升全国乃至全球急救诊疗水平都有着重要意义。
  

  4 5G通信技术推动物联网产业链发展的有效策略

  
  4.1调整地方产业链部署
  
  5G 移动通信技术的发展虽然会为物联网产业链的发展提供重要技术支持,但要想让 5G 通信技术与物联网产业链实现有效融合, 仍需要对地方产业链的部署进行合理调整。一方面,由于 5G 移动通信技术尚未完全实现商业化,因此在对物联网产业链进行部署时, 还需充分考虑各地区的产业优势与劣势,并充分利用各地区的优势进行产业模块布局,以保证物联网产业链的稳定性,为 5G 移动通信技术的应用创造良好基础条件。另一方面,由于物联网的消费群体出现了较大的变化,因此物联网的产业链布局还需针对消费者需求进行展开深入的数据调查分析,并根据大数据分析结果确定合理的产业链布局策略。
  
  4.2优化物联网发展规划
  
  在 5G 移动通信技术的支持下,物联网领域逐渐形成了很多新的商业模式,而 5G 的泛在化特点在使物联网接入设备不断增多的同时,也会让物联网商业模式呈现出多元化特点。因此,未来物联网产业的发展必须要充分考虑到 5G 通信、人工智能、大数据等技术的加速迭代与演进,并据此在多元化商业模式的基础上对物联网产业链发展展开全新规划,以适应各种全新商业模式。例如在智能家居领域,智能洗衣机就可以依托 5G 移动通信网络,对洗衣机中的衣服进行智能识别,并根据其特点自动选择洗衣模式,甚至还可以将衣服新旧状态等信息反馈给制衣企业等,指导他们改进技术和设计,而在这种全新的商业模式下,物联网的发展规划自然也需要不断做出相应的调整。
  
  4.3加大信息安全防护力度
  
  针对物联网用户的安全隐私问题,未来物联网产业必须要对信息安全防护予以高度重视,一方面加快对物联网安全技术的研究, 由物联网设备厂商、相关科研机构合作,从物联网的操作系统、通信协议、硬件设备等多方面入手,研发网络信息安全隐患的检测技术与安全防护技术,团结整个产业链的力量来打造良好的物联网安全生态。而在另一方面,则需要将基于物联网全生命周期的用户隐私安全防御体系建立起来,为物联网设备研发、芯片生产、软件设计等多个环节制定安全技术标准,是信息安全防护能够成为物联网发展的核心任务,从根源上全面规避了用户的安全隐私信息泄露问题。
  
  4.4加强前期建设成本控制
  
  由于 5G 时代下物联网产业发展的前期投入较高,因此未来的物联网发展中,整个产业都必须要树立正确的成本控制意识,从节点建设、技术研发等多方面入手来合理把控整个产业链的成本,降低物联网设备的价格,以免因为成本过高而使整个产业链陷入发展困境。另外,对于 RFID 标签等方面的高成本投入,整个物联网产业还需对成本进行合理分摊,否则一旦将成本集中在某一个环节, 那么在利润较低的情况下,就可能会出现产业链断裂问题。
  

  5结束语

  
  总而言之,5G 通信技术在硬件产业、通信标准统一、先进技术应用等方面为物联网产业链发展带来了巨大帮助,在医疗、建筑、智能家具等领域也有着非常良好的应用前景,但要想将让整个产业链实现长期稳定发展,也同样需要关注地方产业链部署、前期成本控制、信息安全防护等问题。

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