5G 的新曙光

欢迎来到 5G 的新时代，这是一项革命性的技术飞跃，正在前所未有地重塑我们的世界。当我们站在这场革命的边缘时，了解 5G 对各个行业和我们日常生活的深远影响至关重要。

什么是 5G？

5G 或第五代移动网络代表了前几代的重大升级。它旨在提供以下功能：

  • 超快速度：5G 提供高达 10 Gbps 的速度，远远超过 4G 的功能。这意味着更快的下载速度、无缝流媒体和更高效的通信。
  • 超低延迟：5G 的延迟低至 1 毫秒，可实现实时交互，这对于自动驾驶、远程手术和虚拟现实等应用至关重要。
  • 大规模设备连接：5G 每平方公里最多可支持 100 万台设备，使其成为不断发展的物联网 (IoT) 生态系统的理想选择。
  • 增强的可靠性：改进的网络可靠性可确保关键应用程序的一致性能。
  • 能源效率：5G更加节能，支持可持续运行和更长的设备电池寿命。
5G 和 4G 之间的区别

5G 和 4G 之间存在一些关键区别。4G 在蜂窝数据功能方面取得了巨大进步，将核心网络转换为完全基于数据包的架构，在当时带来了巨大的进步：

  • 它实现了通过蜂窝网络传输高清视频。
  • 它开创了蜂窝网络用于无线宽带的初始应用。
  • 它整合了通用网络基础设施的使用（与支持 GSM 和 CDMA 的 3G 不同）。
然而，4G 是一种一刀切的技术，专注于现有蜂窝功能的总体改进。相比之下，5G 不仅大大增强了蜂窝技术，还专注于解决特定用例，尤其是以物联网为中心的用例。这种专注使得新的商业模式成为可能，包括：

  • 能够用设备/传感器覆盖一个区域，增加用于决策的数据。
  • 通过网络切片使用定制的蜂窝网络产品创建新的商业模式（例如，为具有特定性能需求的不同应用创建独立的网络段）。
  • 支持低功耗模式，延长物联网设备的使用寿命，减少频繁更换设备带来的浪费。

5G 是蜂窝功能向前迈出的重要一步，尤其侧重于物联网应用。它可作为工具包，物联网解决方案可从中借鉴，以提高运营效率并改善生活质量。

大规模物联网及其重要性

大规模物联网定义了低成本、低能耗的应用，可连续或不频繁地向云端提供少量数据。目前，这些应用正在使用 NB-IoT 和 LTE-M 与 4G 一起部署。然而，预测表明，到本世纪末，物联网设备数量将超过 300 亿台。4G 容量可能有限，从而推动对 5G 工具包扩展功能的需求。

部署大规模物联网的主要关键如下：

  • 低成本、低能耗：确保物联网设备价格合理且节能。
  • 可扩展性和多功能性：支持大量设备和各种应用。
物联网应用和部署长期以来一直由设备成本驱动。一旦设备技术在经济上可行，市场就会加速发展。从 3G 过渡到 4G 时就是如此，现在从 4G 过渡到 5G 也是如此。随着规模的扩大、能源管理的改善以及专用网络和网络切片等多种安全管理方法的出现，主要阻碍因素已不复存在，物联网得以广泛使用。

5G 架构师了解这些要求，并制定了标准，将 NB-IoT 等现有技术纳入其中，以帮助解决当前覆盖无处不在的弊端。大规模物联网可实现和改善许多关键用例：

  • 智慧城市：增强城市基础设施管理和服务。
  • 可穿戴设备：改善个人健康和健身监测。
  • 智能制造：提高效率并减少工业流程的停机时间。
5G 驱动的物联网的挑战

虽然 5G 拥有巨大的潜力，但它的采用并非没有挑战。

安全性


由于连接的设备数量如此之多，攻击面变得相当大且分散。传统上，安全性是通过使用从设备到云加密的 IPSec VPN 来提供的。但是，越来越多的设备直接连接到互联网以减少延迟、拥塞和成本。许多低成本设备缺乏支持 VPN 和防止暴力破解和其他类型攻击所需的复杂路由加密。标准中提供的一种方法是 IoT SAFE，旨在增强 IoT 设备的安全性。

基础设施


由于部署成本和投资回报方面的考虑，基础设施并非无处不在。4G 至少会持续到本十年。克服这个问题的一种方法是利用公私部署，其中较小的私有网络可以增强所需的覆盖范围、容量，最重要的是安全性。频谱灵活性，使用授权和轻度授权频谱，如 CBRS（在美国），可以帮助实现 5G 模型，而无需政府实体管理的昂贵频谱。

尽管面临这些挑战，5G 的未来前景光明。随着技术的成熟和更多基础设施的部署，我们可以期待看到更多创新应用和对社会的更广泛的影响。