5G時代蜂窩物聯網的設計考量
2025-07-29 10:04:31 EETOP蜂窩物聯網是一個基于3GPP全球標準的快速發展的生態系統，并得到越來越多的移動網絡運營商以及設備、芯片組、模塊和網絡基礎設施供應商的支持。更重要的是，蜂窩網絡提供無與倫比的全球覆蓋范圍，高度可靠，無比安全，性能出色，即使對于要求嚴苛的物聯網應用而言，也是理想選擇。
各行各業都在利用蜂窩物聯網來提升效率、促進創新及提高連接效果。從消費電子設備和汽車到醫療保健、農業和交通運輸，各行各業都取得了顯著進步。5G 技術的融合進一步擴大了這些可能性，促使企業探索蜂窩物聯網如何從根本上改變其運營方式。
5G 的獨特優勢在于能夠支持大量物聯設備（包括靜態和移動設備），滿足各種速度、帶寬及服務質量要求。5G 技術不同于 4G 和其他無線技術，能夠支持開發多元化且復雜的物聯網解決方案。
當前的 5G 網絡基于現有 4G 基礎設施構建，涵蓋機器 LTE (LTE-M) 和窄帶物聯網 (NB-IoT) 技術。這種協同效應確保 5G 技術不僅能夠滿足當前物聯網用例，還為未來創新筑牢根基，使蜂窩物聯網為下一代連接提供關鍵支撐。
蜂窩物聯網依托自身無與倫比的潛力，正不斷塑造各行業的未來格局，為構建更加互聯的世界鋪就道路。
圖 1：5G 技術相較其他無線技術擁有更多優勢
1. 提高速度和覆蓋范圍：每一代無線網絡都實現了速度的顯著提升，而 5G 技術的優勢在于其預計速度將高達 10 Gbps，比 4G 技術速度提升了 100 倍。5G 蜂窩網絡覆蓋范圍更廣，支持更龐大的設備。物聯網企業如能部署企業 5G 網絡，便可在更大區域內連接更多設備，可靠性更高，速度更快。
2. 部署簡單費用低：非蜂窩物聯網設備需要先配置使用特定網絡，才能連接到外部網絡（如選擇特定 Wi-Fi 網絡或藍牙連接）。而蜂窩設備只需插入激活的 SIM/eSIM 卡，即可啟動并運行。這種特性使得設備可以根據需要彈性擴展，而無需投入大量資源。
3. 遠程管理：5G 蜂窩網絡覆蓋范圍更廣，支持遠程監控連接情況、配置設備，并確保應用軟件和固件更新。
4. 低延遲和高可靠性：5G 蜂窩物聯網賦能緊急服務通信，提升其安全性和可靠性，保障指揮中心實時接收數據。5G 網絡的延遲比人類對視覺刺激做出反應的速度快，因此可以近乎實時地遠程控制設備。
5. 安全設計：5G 網絡內置安全措施，保護消費者安全。5G 連接設計遵循安全身份驗證、信令保護及數據加密等協議。這些措施有助于確保困擾消費者物聯網設備的安全問題不會在工業應用中出現。
6. 低功耗：NB-IoT 等蜂窩物聯網標準旨在最大限度地延長電池壽命并降低功耗。這使得在偏遠地區長期部署設備變得可行，部分場景下電池壽命可達十年。
5G 移動網絡旨在保障大量設備接入及新型服務，例如增強型移動寬帶 (eMBB)、大規模機器類型通信 (mMTC) 以及關鍵通信和網絡運營。5G 物聯網的發展將分階段推進，其中增強型移動寬帶 (eMBB) 應用將率先普及。超高可靠低延遲通信技術 (uRLLC) 將在 5G 全面部署后成為最具顛覆性的技術之一。
自動駕駛汽車是備受期待的 5G 應用之一。車輛技術正在迅速發展，為自動駕駛汽車的未來提供有力支撐。車載計算機系統正快速發展，其計算能力水平此前僅在傳統數據中心達到過。5G 網絡將是自動駕駛汽車的關鍵推動技術（圖 2），因其大幅降低的延遲可使車輛響應速度較現有蜂窩網絡提升 10-100 倍。
這將使車輛能夠幾乎瞬間自動響應周圍的物體和變化。車輛必須在幾毫秒內完成信息發送和接收，以便根據路標、危險及行人穿行馬路情況，采取制動或轉向。
圖 2：5G-V2X 通信模式
5G 技術將帶來變革，并使眾多目前尚不可行的應用成為可能，尤其是在城市地區。5G 的應用場景將不會局限于特定領域，消費者、企業、行業和城市都將從 5G 的一個或多個維度中受益。不過，與其等待 5G 全面鋪開，我們現在就可以開始利用 4G LTE 技術打造未來，并驗證應用和商業模式。當 5G 技術更加普及時，再進行完善和擴展。
