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5G技术如何影响AIoT?


5G技术如何影响AIoT?


物联网发展至今,5G技术对其赋能产业起到了关键作用,如对工业物联网和智慧家居都产生了深远的影响。


物联网(IoT)进化到智联网(AIoT),从单一的连接能力拓展到复杂的应用能力,这类似移动互联网时代的功能机向智能机的跨越;5G为智联网进一步深入诸如家居、工业、城市建设等复杂场景提供了网络基础,使得万物互联,甚至万物智联成为可能,同时也使得智联网从面相消费应用扩展到面相产业应用, 这类似智能手机从3G时代向4G时代的跨越。


随着5G研究的深入和普及,对于5G具备的能力已达成基本共识:满足增强的移动互联网应用需求,拥有更高体验速率和更大带宽接入的能力;满足车联网、远程医疗、应急通信、工业控制等垂直行业应用需求,拥有低时延、高可靠的信息交互能力,具备承担高时效、高精密、高安全需求业务的能力;满足物联网设备互联互通的应用需求,拥有更高连接密度、更简单信令交互的能力,支持大规模、低成本、低功耗物联网设备的高效接入和管理。


为了满足这些苛刻的体验、效率和性能的要求,5G必须要构建一个资源全共享、功能易编排、业务紧耦合的网络平台。因此,5G网络架构就必须全面深入优化。


5G系统由接入网(AN)和核心网(5GC)组成,若考虑NSA(非独立组网)场景,则还需要考虑4G的网元。5G网络在传统4G LTE网络的基础上进行了优化处理,网元呈现虚拟化、云化。


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上至云端,下至终端之间,5G网络又可以划分出无线接入网、光纤传输承载网、转发面技术、业务互联网技术,其中最重要的转发面技术又可以分为L1.5、L2、L3三层。


L1.5:灵活的以太网交叉连接(FlexE);

L2:MAC层帧交换,基于以太网的时延敏感网路(TSN);

L3:IP层无连接选路,面向连接的源选路(SR)。


这样的网络架构形成的5G网络需要超密集组网、大规模天线阵、全频谱接入、新型多址技术及网络技术的支撑,这也使得5G网络得以拥有增强移动带宽、高可靠低延时、广覆盖广连接的特点及相应应用场景,使得5G网络相较于上一代的4G网络在诸如峰值速率、用户体验数据率、频谱效率、移动性、无线接口延时、连接密度、能效、流量密度等性能参数上都有数倍,乃至数十倍的提升也正是由于5G的以上技术特性,使得其应用场景得以从面相消费应用扩展到面向产业应用。


AIOT首先的应用领域是智能家居。


智能家居有多种入口,诸如智能手机、智能音箱、智能电视、智能门锁,以及未来的智能机器人。“这些都是智能家居的控制中心,未来可能会有更多类别,实现更好的控制。”而5G+边缘计算能够更好地支撑这样的场景应用。


据IDC报告预测,到2020年,全球AI系统将为家电企业带来收入超过470亿美元,成为产业发展的下一个风口。


智能城市对AIoT也有很好的应用。


智能路灯,通过AI摄像头检测到道路上的行人情况,从而实现亮度自动调节,降低了40%的综合能耗;智能井盖,可以在1分钟感知到井盖的位置是否异常,比如被人挪动、偷走等,从而消除存在的安全隐患;智能垃圾桶,能够实时检测垃圾桶的情况,在溢满时自动通知,可替身30%的垃圾清理效率;……“此外,产业的智能化更是我们所需要的。”


又例如工厂的数字化,将工厂中的数控机床、生产设备连接起来,对于新建工厂而言,光纤是最好的选择,然而对于大量存在的老的工厂用光纤很难替换。因此,大家想到通过无线技术将这些设备连接起来。然而,现有的WiFi技术的带宽、可扩展性、抗干扰能力很难满足工厂环境的实际应用需求,WiFi连接在工业领域的利用率不到6%。


5G在可靠性、抗干扰能力上可以满足工厂环境需求,因而可以用在企业外网和企业内网中。其中,在企业内网中的应用又可以分为5G公网和5G专网。


5G公网是指用运营商的基站,在自己工厂中建设网络系统,还有很多工厂干脆把控制部分也交给运营商来做。


5G专网是指工厂自建5G专用网。欧盟认为可以为工业应用预留出76M专用频段,很多工厂可能不会有机会用到专用频率,而且这样的网络对周围网络也有干扰。


现在应用较多的公用网络上的5G是一种利用TDD的模式,在某个频率上根据时序的不同分为上行下行,工业互联网中,需要上传的带宽高,回传指令的带宽低,TDD的下行较上行时隙多。


这其中,机器人将来会大量应用,“5G+8k+移动边缘计算”可以让机器人反映更敏感。商飞公司用8K高清摄像头扫描飞机蒙皮铆接质量,通过5G宽带快速连接企业的云平台,显著提升效率与检测质量。商飞还利用5G的低时延同步两个摄像头,将从两侧获取的视频合成飞机精确的3D视像;


机器视觉也将得到广泛应用,据前瞻产业研究院数据显示,中国每天在产线上进行目视检查的工人超过350万,其中仅3C行业就超过了150万人。但人工检测准确度不高。机器视觉需要借助边缘计算与中心云的大规模AI比对分析能力,5G为云连接提供宽带和快速通道。


未来AIoT的发展,仍然需要标准化推动,企业间合作提升兼容性,需要威胁情报共享,从而增强安全保障能力。





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