5G 来了，它改变了游戏规则——至少他们是这么说的。但这对您真正意味着什么？它真的能为您或您的公司带来任何好处吗？我们肯定知道的那个——是的，它可以。5G 物联网是工业 4.0发展的真正催化剂，您的行业更有可能已经成为这场革命的一部分。

为什么每个人都对 5G 感到兴奋？

要回答这个问题，让我们从基本要素开始：什么是 5G？5G代表第五代无线技术。简而言之，第一代无线让我们可以打电话并普及手机，第二代让我们可以发短信，第三代让我们的手机可以上网，第四代让我们以更高的速度传输大量数据（即在我们的智能手机上播放 Netflix）。第五代应该做出一些重要的改进：减少延迟（即响应时间）以允许实时通信，以及改善数据传输，尤其是上行速度. 从表面上看，5G 似乎不是像以前的手机那样执行新的、突破性的想法，而是改进现有的想法。然而，这并不完全正确，因为利用这种令人难以置信的潜力可以带来一个迄今为止似乎无法想象的解决方案世界。事实上，5G 标准本身使用新技术并改进现有技术，以提供前所未有的数据传输。

毫米波 (mmWave)

毫米波——即 30 到 300 GHz 之间的无线电频率——显然不是什么新鲜事。事实上，对它们的第一次研究可以追溯到 19 世纪末！它们有许多不同的应用程序，但是直到现在它们在电信领域的使用并不多，尽管它们承诺提供无与伦比的传输速度。这是因为它们具有由高衰减引起的相对较短的范围，即它们在被空气或湿气吸收时倾向于失去强度。

频率与其范围之间存在负相关（频率越高，范围越短）。这就是为什么在谈到 5G 时，我们会区分低频段（600-850 MHz）、中频段（2.5-3.7 GHz）和高频段（25-39 GHz），因为每个频段都有不同的特点。更高的频段显然提供了更好的速度，但代价是范围更短。

小细胞

为了弥补有限的范围，5G 技术需要所谓的小蜂窝。它们的“小”与我们现在习惯的手机信号塔的大小有关。由于它们分别具有较小的范围，因此我们的想法是创建这些小区的密集网络，以提供适当的覆盖，并支持毫微微小区，确保室内（家庭或小型办公室）的覆盖。

这似乎是一个成本和劳动密集型的想法。确实，它有其缺点，但是更多的细胞也有它的好处。小区中的每个设备（无论是微小区还是宏小区）都在专用信道上与天线通信。因此，考虑到可用信道的数量是有限的，部署具有更短距离的更小蜂窝可以增加可用信道的数量。这样更小的单元可以容纳更多的设备。

波束成形

最重要的是，5G 蜂窝使用一种称为波束成形的信号处理技术。这允许他们通过使用来自多个天线的信号将电波导向特定设备。

通常，信号会向各个方向传播。但是，如果靠近的几个天线在相似的时间广播相同的信号，就会造成干扰。对于某些波，干扰将是建设性的（即，它会将信号传递得更远），而对于某些波，干扰是破坏性的（它会削弱它）。这样，您可以创建一个定向的“光束”，而不是一个不分青红皂白的“甜甜圈”信号。

波束成形并不是一个全新的概念，现在甚至在一些企业级 WiFi 设备中用于增强信号。虽然提高信号质量绝对是一个不错的好处，但对于 5G，波束成形是最重要的。正如我们已经解释过的，5G 网络中使用的频率更容易受到干扰，并且不能真正穿过墙壁等障碍物。因此，引导信号的能力成为 5G 技术的关键因素。

大规模 MIMO

与波束成形相关的是另一种技术：大规模 MIMO（多输入多输出）。通常，MIMO 可以同时发送和接收更多数据流。大规模 MIMO 可以使用比以前更多的天线来实现这一目标。

到目前为止，设备通常会按照先到先得的原则进行处理。这意味着，每个设备都必须等待轮到它。现在，通过这项技术，可以同时为多个设备提供服务。由于大规模 MIMO 允许使用数百个天线，因此同时服务的设备数量也在增加。

网络切片

这个技术难题的最后一块是网络切片。它是一种网络架构，可以在物理网络中创建完全独立的虚拟“切片”，每个切片都满足特定需求。

这在物联网的背景下尤其重要。所有物联网项目总体上都是网络密集型的，这是可以理解的。然而，并非项目的所有元素都具有相同的网络要求，特别是因为物联网项目往往非常广泛和多样化，包含许多不同的设备和应用程序。通过网络切片，可以为不同的应用“定制”网络参数，更有效地分配资源。例如，基本操作将具有更严格的服务水平要求，并且始终具有优先权，即使在危急情况下也是如此。

如前所述，5G 不仅可以处理更多设备，而且可以更好地处理它们。国际电信联盟 – 无线电通信部门 (ITU-R) 为 4G 技术 (IMT-Advanced) 制定的标准具有每秒 1 吉比特的峰值数据速率。对于 IMT-2020，即 5G 技术，标准提高到 20 Gbps。诚然，“峰值”远非“平均”，但它显示了 5G 的潜力有多大，我们已经可以看到迄今为止建立的网络中的一些惊人的速度。没有人需要说服更快、更大容量的网络更好，但对于物联网来说，这些是关键因素. 连接设备的绝对数量不断增长，并且随着每个设备变得越来越复杂，它收集和发送越来越多的信息，积累了大量的数据。所有这些设备的通信速度决定了它们的实际用途。

这就是为什么5G还有一个更优越的优势，那就是延迟，即响应延迟。同样，4G 的“黄金标准”是 10 毫秒，而 5G 则只有 1 毫秒。这似乎没有太大区别，特别是考虑到字面上的“眨眼”需要超过 300 毫秒。但对于 5G 物联网，它实际上可能是生与死的区别，如果你考虑它在需要在紧急情况下做出分（毫秒）秒决策的自动驾驶汽车或需要完美精确度的机器人辅助手术中的应用。

5G 技术的设计考虑了这一点。4G 主要是为了智能手机的利益而开发的，而 5G 应该是物联网连接背后的“血管系统” 。ITU-R 定义的 5G 的三个主要使用场景是超可靠低延迟通信(URLLC)、增强型移动宽带(eMBB) 和海量机器类通信(mMTC)。

考虑到它将允许我们做什么，URLLC 可能是 5G 物联网最重要的承诺。它是一组功能，可确保网络同时具有低延迟和超可靠。这在我们已经讨论过的生死攸关的情况下具有应用，例如在机器人的帮助下进行远程手术或驾驶自动驾驶汽车。在这两种情况下，任何网络故障或滞后都会产生灾难性的后果。但是URLLC 在关键任务操作中同样重要，无论它们对于给定的行业可能是什么：管理电网、第一响应者通信系统，甚至是在线银行系统。所有这些都将越来越依赖 5G 物联网，因此需要它来提供密闭的网络条件。

令人难以置信的技术

5G 是一项极其复杂的技术，在其发展过程中存在许多障碍——无论是对工程师、提供商还是用户而言。正如它要求供应商部署昂贵的新基础设施一样，它还要求客户购买和实施支持 5G 的新设备。为了让客户充分利用 5G 的潜力，网络和设备都需要正确设置– 网络切片等解决方案需要根据业务需求进行周到的实施，同时还需要专业的 IT 知识。随着技术变得越来越复杂和专业化，管理网络中的所有设备也变得越来越困难和资源密集，考虑到它们在物联网时代的扩散。因此，一家公司自行管理所有这些几乎没有商业意义。为了真正挖掘物联网的潜力，公司需要考虑将技术交给专家并寻求物联网设备管理服务的帮助. 解决方案提供商可以专业地处理这些设备的配置、管理和维护，确保可用性和安全性，例如通过选择正确的 5G 就绪协议（如LwM2M），而您的公司则专注于其核心运营。

虽然 5G 还没有真正完全出现，你可能认为它还不值得，但它正在迅速到来，它将真正改变游戏规则。它是物联网向前发展所需的燃料，随着物联网的发展带来前所未有的好处：允许做出更明智决策的数据；精度创造更好的产品质量；减少停机时间的可靠性。谁现在没有出现在起跑线上，将来可能永远无法在比赛中获胜。