導讀：國際數據公司(IDC)的最新預測顯示，2017年全球物聯網消費支出將達到8000億美元，並有望在未來五年後超過1.4萬億美元。目前，我國近30個城市將物聯網作為新興戰略產業，物聯網進入快速發展時期，即將迎來5G時代。
一、發展背景
2016年11月，舉辦於烏鎮的第三屆世界互聯網大會，美國高通公司帶來的可以實現“萬物互聯”的5G技術原型入選15項“黑科技”—— 世界互聯網領先成果，高通5G 向千兆移動網絡和人工智能邁進。
5G網絡的概念
二、5G網絡的概念
第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，英文名5th-Generation，故外語縮寫為：5G。也是4G之後的延伸，正在研究中，網速可達5M/S - 6M/S .
第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，外語縮寫：5G。也是4G之後的延伸，正在研究中。目前還沒有任何電信公司或標準訂定組織（像3GPP、WiMAX論壇及ITU-R）的公開規格或官方文件提到5G。
5G網絡的特點及應用
三、5G網絡的特點及應用
要談5G網絡會怎樣的改變世界，談通信技術本身，必須談及伴隨著這種技術應運而生的應用。5G網絡主要有三大特點：
1、高速率
5G可以說是站在巨人的肩膀上，依託4G良好的技術架構，5G可以比較方便的在其基礎之上構建新的技術。未來的5G願景最強烈的一個方面就是用戶體驗到的網絡速率。4G現在已經很快了，但是還不夠，5G要做到的目標是最大10Gbps（defined by METIS)。
如此高的速率可以支持什麼應用呢？
高速上傳下載
3D視頻，4K甚至8K視頻流的實時播放
結合雲技術，工作，生活和娛樂全都交給雲
AR，VR與遊戲生活相結合
Media everywhere 改變媒體傳播的方式
2、大容量
物聯網這個話題最近幾年來一直佔據著熱門，但是受限於終端的功耗以及無線網絡的覆蓋，廣域物聯網仍處於萌芽的狀態，伴隨著5G網絡的出現，可以預見未來它必將大熱。
如此大的容量可以支持什麼應用呢？
物聯網
智慧城市
智慧家居
智慧電網
智能放牧，種植
物流實時追蹤（以後不是查快遞到沒到，而是查它在哪條路上）
3、低時延
LTE網絡的出現使移動網絡的時延邁進了100ms的關口，使對實時性要求比較高的應用如遊戲，視頻，數據電話成為可能。而5G網絡的出現，將會使時延降到更低，會為更多對時延要求極致的應用提供生長的土囊。
降低時延的技術原理：LTE中的一個TTI是1ms，而5G將通過對幀結構的優化設計，將每個子幀在時域上進行縮短從而在物理層上進行時延的優化。相信在後期5G信令的設計上也會採用以降低時延為目標的信令結構優化。
如此低的時延可以支持什麼應用呢？
遠程醫療手術
遠程駕駛
車聯網自動駕駛
工業控制
四、5G網絡未來將由哪些網絡技術組成？
超密集異構網絡
1、超密集異構網絡
未來 5G 網絡正朝著網絡多元化、 寬帶化、 綜合化、 智能化的方向發展。隨著各種智能終端的普及，面向2020年及以後，移動數據流量將呈現爆炸式增長。在未來5G網絡中， 減小小區半徑， 增加低功率節點數量，是保證未來 5G 網絡支持1 000倍流量增長的核心技術之一 。因此，超密集異構網絡成為未來5G網絡提高數據流量的關鍵技術。
自組織網絡
2、自組織網絡
傳統移動通信網絡中，主要依靠人工方式完成網絡部署及運維，既耗費大量人力資源又增加運行成本，而且網絡優化也不理想。在未來5G網絡中，將面臨網絡的部署、運營及維護的挑戰，這主要是由於網絡存在各種無線接入技術，且網絡節點覆蓋能力各不相同，它們之間的關係錯綜複雜。因此，自組織網絡(self-organizing network，SON) 的智能化將成為 5G 網絡必不可少的一項關鍵技術。
內容分發網絡
3、內容分發網絡
在未來 5G 中， 面向大規模用戶的音頻、視頻、圖像等業務急劇增長， 網絡流量的爆炸式增長會極大地影響用戶訪問互聯網的服務質量 。如何有效地分發大流量的業務內容， 降低用戶獲取信息的時延，成為網絡運營商和內容提供商面臨的一大難題。僅僅依靠增加帶寬並不能解決問題， 它還受到傳輸中路由阻塞和延遲、 網站服務器的處理能力等因素的影響，這些問題的出現與用戶服務器之間的距離有密切關係。內容分發網絡 (content distribution network， CDN) 會對未來 5G 網絡的容量與用戶訪問具有重要的支撐作用。
D2D 通信
4、D2D 通信
在未來5G網絡中，網絡容量、頻譜效率需要進一步提升，更豐富的通信模式以及更好的終端用戶體驗也是5G的演進方向。設備到設備通信 ( device-to-device communication，D2D) 具有潛在的提升系統性能、增強用戶體驗、減輕基站壓力、提高頻譜利用率的前景。因此，D2D是未來5G網絡中的關鍵技術之一。
M2M 通信
5、M2M 通信
M2M(machine to machine， M2M)作為物聯網在現階段最常見的應用形式， 在智能電網、 安全監測、城市信息化、 環境監測等領域實現了商業化應用。3GPP 已經針對 M2M 網絡制定了一些標準，並已立項開始研究 M2M 關鍵技術。根據美國諮詢機構FORRESTER 預測估計， 到 2020 年， 全球物與物之間的通信將是人與人之間通信的 30 倍。IDC 預測，在未來的 2020 年，500 億臺 M2M 設備將活躍在全球移動網絡中。M2M 市場蘊藏著巨大的商機。因此，研究 M2M 技術對 5G 網絡具有非比尋常的意義。
M2M 的定義主要有廣義和狹義 2 種。
（1）廣義的M2M
廣義的M2M 主要是指機器對機器、 人與機器間以及移動網絡和機器之間的通信， 它涵蓋了所有實現人、 機器、系統之間通信的技術;
（2）狹義的M2M
從狹義上說， M2M 僅僅指機器與機器之間的通信。智能化、 交互式是 M2M 有別於其它應用的典型特徵，這一特徵下的機器也被賦予了更多的“智慧” 。
信息中心網絡
6、信息中心網絡
隨著實時音頻、高清視頻等服務的日益激增，基於位置通信的傳統TCP /IP網絡無法滿足海量數據流量分發的要求。網絡呈現出以信息為中心的發展趨勢。信息 中心網絡( information-centric network，ICN)的思想最早是1979年由Nelson提出來的 ，後來被Baccala強化 。目前，美國的 CCN、DONA和 NDN 等多個組織對 ICN 進行了深入研究。作為一種新型網絡體系結構，ICN 的目標是取代現有的 IP 。
雲計算
7、移動雲計算
近年來，智能手機、 平板電腦等移動設備的軟硬件水平得到了極大地提高，支持大量的應用和服務，為用戶帶來了很大的方便 。
在 5G 時代，全球將會出現 500 億連接的萬物互聯服務，人們對智能終端的計算能力以及服務質量的要求越來越高。
移動雲計算將成為 5G 網絡創新服務的關鍵技術之一。移動雲計算是一種全新的 IT 資源或信息服務的交付與使用模式， 它是在移動互聯網中引入雲計算的產物。移動網絡中的移動智能終端以按需、 易擴展的方式連接到遠端的服務提供商， 獲得所需資源，主要包含基礎設施、 平臺、 計算存儲能力和應用資源。SaaS 軟件服務為用戶提供所需的軟件應用，終端用戶不需要將軟件安裝在本地的服務器中，只需要通過網絡向原始的服務提供者請求自己所需要的功能軟件。PaaS 平臺的功能是為用戶提供創建、 測試和部署相關應用等服務。PaaS 自身不僅擁有很好的市場應用場景， 而且能夠推進 SaaS。而 IaaS 基礎設施提供基礎服務和應用平臺。
SDN /NFV
8、SDN /NFV
隨著網絡通信技術和計算機技術的發展， 互聯網 + 、三網融合、雲計算服務等新興產業對互聯網在可擴展性、安全性、可控可管等方面提出了越來越高的要求。SDN(software-defined networking， 軟件定義網絡) /NFV(network function virtualization，網絡功能虛擬化)作為一種新型的網絡架構與構建技術，其倡導的控制與數據分離、軟件化、虛擬化思想，為突破現有網絡的困境帶來了希望。
在歐盟公佈的 5G 願景中， 明確提出將利用 SDN /NFV 作為基礎技術支撐未來 5G 網絡發展。SDN 架構的核心特點是開放性、 靈活性和可編程性。主要分為 3 層:基礎設施層位於網絡最底層，包括大量基礎網絡設備，該層根據控制層下發的規則處理和轉發數據;中間層為控制層，該層主要負責對數據轉發面的資源進行編排，控制網絡拓撲、 收集全局狀態信息等;最上層為應用層，該層包括大量的應用服務，通過開放的北向 API 對網絡資源進行調用。
SDN 將網絡設備的控制平面從設備中分離出來， 放到具有網絡控制功能的控制器上進行集中控制。控制器掌握所有必需的信息， 並通過開放的 API 被上層應用程序調用。這樣可以消除大量手動配置的過程，簡化管理員對全網的管理， 提高業務部署的效率。SDN 不會讓網絡變得更快， 但他會讓整個基礎設施簡化，降低運營成本， 提升效率。未來 5G 網絡中需要將控制與轉發分離，進一步優化網絡的管理，以 SDN 驅動整個網絡生態系統。
軟件定義無線網絡
9、軟件定義無線網絡
目前，無線網絡面臨著一系列的挑戰。首先，無線網絡中存在大量的異構網絡， 如: LTE、 Wimax、UMTS、 WLAN 等，異構無線網絡並存的現象將持續相當長的一段時間。目前，異構無線網絡面臨的主要挑戰是難以互通，資源優化困難，無線資源浪費，這主要是由於現有移動網絡採用了垂直架構的設計模式。此外， 網絡中的一對多模型( 即單一網絡特性對多種服務)，無法針對不同服務的特點提供定製的網絡保障，降低了網絡服務質量和用戶體驗。因此，在無線網絡中引入 SDN 思想將打破現有無線網絡的封閉僵化現象，徹底改變無線網絡的困境 。
軟件定義無線網絡保留了SDN的核心思想，即將控制平面從分佈式網絡設備中解耦， 實現邏輯上的網絡集中控制，數據轉發規則由集中控制器統一下發。軟件定義無線網絡的架構分為 3 個層面。在軟件定義無線網絡中， 控制平面可以獲取、更新、預測全網信息，例如:用戶屬性、動態網絡需求以及實時網絡狀態。因此，控制平面能夠很好地優化和調整資源分配、轉發策略、流表管理等，簡化了網絡管理，加快了業務創新的步伐。
基於情景感知三位點雲
10、情境感知技術
隨著海量設備的增長，未來的 5G 網絡不僅承載人與人之間的通信， 而且還要承載人與物之間以及物與物之間的通信，既可支撐大量終端，又使個性化、 定製化的應用成為常態。情境感知技術能夠讓未來 5G 網絡主動、智能、及時地向用戶推送所需的信息。
五、三大運營商獲得物聯網號段
8月初，物聯網發展進程取得關鍵性成果，工信部2017年第十批《中華人民共和國電信網碼號資源使用證書》首次頒發了三大運營商物聯網號段。本次三大運營商獲得物聯網號段，已逐步開始大規模建設或商用物聯網網絡，意味著物聯網商用大幕的正式開啟。
三大運營商獲得物聯網號段
其中，中移動獲得148(0-9)號段(物聯網業務專用號段)、1440(0-9)號段(物聯網網號)；中電信獲得了1410(0-9)號段(物聯網網號)；中聯通獲得了146(0-9)號段(物聯網業務專用號段)。（信息來源網絡）
在獲得號段之後，國內三大運營商對於物聯網的方向也更加明確。除了在基礎設施方面升級以外，在應用場景的探討也不斷深入。
六、5G網絡技術與物聯網的關係
1、物聯網第一槍限制令打響
物聯網範疇寬廣，產業鏈長，將會延伸到社會的多個層面，然而第一例共享單車發展問題頻現，遭受多地限制。
以我們熟知的共享單車為例，共享單車作為物聯網第一個大規模推廣的應用，在短時間內異軍突起，風靡大江南北，甚至走向世界。
許多城市的共享單車亂停亂放現象嚴重，擠佔公共出入口、人行道、盲道、非機動車道，並且以各種“姿勢”隨意堆放的破損故障車輛隨處可見，變成了令人頭疼的“調控對象”？
上海市交通委對各家互聯網租賃自行車，也就是通常說的“共享單車”企業發出告知書，要求從即日起在上海暫停新增投放車輛，否則將作為嚴重失信行為納入企業徵信檔案。上海因此成為繼杭州、福州、廣州、鄭州、南京等城市之後，國內又一個暫停新增投放共享單車的城市。
共享單車浪費公共資源和市場疏於管理是離不開的，對共享單車按下暫停鍵，調整共享市場，為物聯網發展樹立規範成為產業亟待解決的問題。
2、5G作為物聯網發展基石迎頭追趕
近些年，受限於網絡技術的發展，物聯網始終停留在話語和文字層面，並未獲得實質進展。隨著4G演進及5G網絡即將商用，物聯網將從夢想照進現實。業界普遍認為，智能化、自主化、網絡化及互聯化是移動技術的最新發展趨勢。而未來的5G網絡將會為萬物連接時代提供一個一體化的連接平臺，對萬物連接時代提供最有力的支撐。5G是物聯網IoT的核心技術，通信速度比當前手機所使用通信技術高出10-100倍，可傳送高清視頻等大容量數據，即使同時連接多臺設備，速度也不會下降。
目前，我國5G技術最新研發成果公佈 2017年將完成第二階段試驗，預計今年年底將完成整體測試工作。在我國擁有的全球最大5G外場試驗環境，北京懷柔外場已經完成30個站址規劃，可滿足多家系統廠商的外場組網性能測試需求。我國以5G技術研發試驗為平臺，支持5G技術研發、標準化和產業發展，推動5G完整產業鏈的形成，為物聯網實質性發展奠定基礎。
3、5G將會通過什麼技術手段來支持物聯網技術的發展呢？
首先看看它將如何解決物聯網技術的核心問題：功耗問題是困擾著物聯網技術發展的最大障礙，因為物聯網的節點太多，而且由於很多條件的限制，終端沒有辦法充電，只有通過初次裝入電池，寄希望於終端自身能夠節省電能，使用越久越好。為了解決這個問題3GPP專門推出了針對廣域物聯網的窄帶物聯網技術，通過限定終端的速率（物聯網終端對通信的實時性一般不高），降低使用帶寬，降低終端發射功率，降低天線複雜度（SISO），優化物理層技術（HARQ，降低盲編碼嘗試），半雙工使終端的耗電量降低。而5G還會在這個基礎上走得更遠，通過降低信令開銷使終端更加省電，使用非正交多址技術以支持更多的終端接入。
總結：
隨著5G及其他關鍵技術的快速發展，我們對於物聯網時代又開始了新的暢想。目前關於物聯網應用的場景還在試驗探討階段，智慧交通、水務、城市等應用正在逐漸被嘗試。隨著運營商及企業的大力推進，物聯網時代正在迫近。
閱讀更多 數據先行者 的文章
