5G賦能物聯(lián)網(wǎng)，從產(chǎn)業(yè)到商業(yè)化場景的探討

導(dǎo)讀：本文主要探討5G作為新的技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的推動作用。全文主要圍繞物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、5G介紹、5G對物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施影響、5G+物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)化探討和5G+物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景展開。

圖片來自“東方IC”

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)

中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的增長很快，2017年已經(jīng)突破1萬億元的規(guī)模，幾年之后有望增長到2萬億的規(guī)模。年復(fù)增長率起伏較大，但一直保持約20%的增長，未來幾年有望保持10%以上的增長。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是產(chǎn)業(yè)鏈條和涵蓋應(yīng)用范圍非常廣泛的領(lǐng)域。從上下游的傳感器、芯片、模組，到有線/無線通信傳輸、網(wǎng)關(guān)/路由，到聯(lián)接管理平臺/設(shè)備管理平臺/應(yīng)用開發(fā)平臺的平臺層，以及SaaS化的IoT行業(yè)應(yīng)用，長鏈條意味著產(chǎn)業(yè)鏈利益相關(guān)方的多元性。

如果把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)分為消費物聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)兩類，消費物聯(lián)網(wǎng)包含了智能家居、摩拜單車等各類共享經(jīng)濟、移動終端/可穿戴等，過去幾年在共享單車、智能音箱、智能門鎖等接連成為市場熱點，但從商業(yè)價值回報的角度，投資回報不是太理想。而從下圖來看，未來幾年產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的增長幅度和增長潛力會更大，所以BAT等互聯(lián)網(wǎng)巨頭也都紛紛開始擁抱產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）。產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)包含了交通、能源、安防、工業(yè)等領(lǐng)域，但現(xiàn)在很多項目都是2G的項目，受政策驅(qū)動影響較大，未來可持續(xù)性如何，有很大的不確定性。

對物聯(lián)網(wǎng)項目進(jìn)行投資，需要考慮安全與隱私、前期投入成本、持續(xù)投入成本、投資回報率ROI、系統(tǒng)復(fù)雜度的擔(dān)憂、目前很多領(lǐng)域沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等因素，相對于互聯(lián)網(wǎng)來說，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)碎片化嚴(yán)重，同時往往涵蓋供應(yīng)鏈管理、研發(fā)、渠道、營銷、生態(tài)鏈合作伙伴等長產(chǎn)業(yè)鏈的挑戰(zhàn)，所以要在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域找到合適的商業(yè)模式是不容易的。

物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)案例

涂鴉智能是一家智能家居的物聯(lián)網(wǎng)公司，通過直接與控制面板和終端設(shè)備廠商合作，提供連接云端的一站式服務(wù)：提供云+APP+聯(lián)網(wǎng)固件3端SAAS+PASS方案。但這不是重點，這塊很多方案公司都能做，重點是公司通過整合全球供應(yīng)鏈，幫助中國的合作企業(yè)（控制面板、終端廠商）出海，幫助品牌走向世界。通過出海實現(xiàn)產(chǎn)品溢價，拓展海外的業(yè)務(wù)通道。涂鴉通過一站式服務(wù)整合了中國供應(yīng)鏈?zhǔn)袌觯滞ㄟ^幫助這些企業(yè)出海，實現(xiàn)了商業(yè)閉環(huán)，所以得到資本市場的高度認(rèn)可。

G7匯通天下去年10月獲得厚樸領(lǐng)投的3.2億美元的投資，創(chuàng)下了全球物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域資金額的最高紀(jì)錄。G7是一家專注于技術(shù)服務(wù)為核心的物流數(shù)據(jù)服務(wù)公司，致力于通過打造貫通產(chǎn)業(yè)鏈上生態(tài)伙伴的大數(shù)據(jù)共享平臺，讓物流更智慧、更高效。G7服務(wù)的客戶超過6萬家，連接車輛超過80萬臺。通過實時收集包括車輛位置、速度、行駛狀況、進(jìn)出區(qū)域、停留時間、油耗、司機駕駛行為、司機考勤、貨物溫度、貨物裝卸等物流公路全部過程數(shù)據(jù)，打造人、車、貨、場等的物聯(lián)網(wǎng)全要素數(shù)字化和智能化平臺。而且基于前面眾多的車輛和用戶數(shù)及有價值的數(shù)據(jù)，G7得以打造智能資產(chǎn)管理平臺，為車隊提供包括智能設(shè)備、金融、結(jié)算、安全等方面的全方位服務(wù)。

5G介紹

按照3GPP的路線圖，R15已經(jīng)在2018年開始部署，它是第一個5G NR（New Radio新空口）的協(xié)議版本，而且將LTE的空口用戶面從4.8ms降低至0.8ms，使得LTE演進(jìn)成5G時代網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，對5G的部署具有重要意義。

5G包括了eMBB增強移動帶寬（sub-6GHZ）、mMTC大連接物聯(lián)網(wǎng)（Sub-1GHZ）和URLLC超可靠低延時通用（毫米波>24GHZ），分別對應(yīng)高速率、大容量和低延時的特點。eMBB適用于在超高清視頻、智能手機等領(lǐng)域的應(yīng)用。在低頻應(yīng)用場景聯(lián)網(wǎng)，sub-1GHZ可以造就智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、智慧交通、智能制造、智慧醫(yī)療等更多大容量的應(yīng)用，NB-IoT絕大部分都在這個頻段。而毫米波可以應(yīng)用在低延遲方面，簡化后的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可提供小于5毫秒的端到端延遲，應(yīng)用于自動駕駛、機器人等領(lǐng)域。

5G的應(yīng)用將帶來海量的設(shè)備連接量。IoT設(shè)備的廣域物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備預(yù)計到2023年達(dá)到41億個，而在短程物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接量將達(dá)到157億個。2019年是5G手機商用元年，5G終端產(chǎn)品慢慢開始起來。

5G對物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的影響

下圖是5G產(chǎn)業(yè)鏈圖，分為終端層、網(wǎng)絡(luò)層、5G計算處理和數(shù)據(jù)分析層和應(yīng)用層，是嵌入到整個物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)中的。本章主要講5G對物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施帶來的變化影響。

5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括了中心級、匯聚級、區(qū)域級和接入級四個層次。中心級是以控制、管理和調(diào)度職能為核心，例如虛擬化功能編排、廣域數(shù)據(jù)中心互連和BOSS系統(tǒng)等，可按需部署于全國節(jié)點，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)總體的監(jiān)控和維護(hù)。匯聚級主要包括控制面網(wǎng)絡(luò)功能，例如移動性管理、會話管理、用戶數(shù)據(jù)和策略等?？砂葱璨渴鹩谑》忠患壘W(wǎng)絡(luò)。區(qū)域級主要功能包括數(shù)據(jù)面網(wǎng)關(guān)功能，重點承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，可部署于地市一級。移動邊緣計算功能、業(yè)務(wù)鏈功能和部分控制面網(wǎng)絡(luò)功能 也可以下沉到這一級。接入級包含無線接入網(wǎng)的CU和DU功能，CU可部署在回傳網(wǎng)絡(luò)的接入層或者匯聚層；DU 部署在用戶近端。CU和DU間通過增強的低時延傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多點協(xié)作化功能，支持分離或一體 化站點的靈活組網(wǎng)。 借助于模塊化的功能設(shè)計和高效的NFV/ SDN平臺，在5G組網(wǎng)實現(xiàn)中，上述組網(wǎng)功能元素部署位置無需與實際地理位置嚴(yán)格綁定，而是可以根據(jù)每個運營商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、業(yè)務(wù)需求、流量優(yōu)化、用戶體驗和傳輸成本等因素綜合考慮，對 不同層級的功能加以靈活整合，實現(xiàn)多數(shù)據(jù)中心和跨地理區(qū)域的功能部署。

由于5G很多頻段屬于高頻區(qū)域，傳輸損耗大，傳輸距離近，所以為了達(dá)到覆蓋率，必須建立一系列復(fù)雜的組網(wǎng)形式，包括宏基站+微基站+皮基站+飛基站的模式，這個對運營商成本來說是巨大的考驗。預(yù)計2019全年5G基站建設(shè)數(shù)為8-10萬站，以一線城市和發(fā)達(dá)省份為主。移動獲得2515-2675MHz/4800MHz-4900MHz的260MHz帶寬；聯(lián)通獲得3500-3600MHz的100MHz帶寬；電信獲得3400-3500MHz的100MHz帶寬。5G時代將新增海量小基站需求，預(yù)計宏基站數(shù)約450萬臺，小基站數(shù)約450萬臺，較4G時代擴大4.5倍。

對5G基站側(cè)來說，相比4G基站，整個架構(gòu)有較大變化。5G時代，集中/分布單元（CU/DU）架構(gòu)將成為可能，即把BBU被拆分為集中式單元（CU）和分布式單元（DU）兩級架構(gòu)，RRU與大規(guī)模天線集成為有源天線AAU，原BBU部分物理層功能放到AAU中，導(dǎo)致5G基站內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變。

運營商為降低建設(shè)和運營維護(hù)的成本，會推動通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。SDN/NFV （軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）通過網(wǎng)絡(luò)功能軟件化，實現(xiàn)在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、池化部署的通用服務(wù)器、交換機和存儲設(shè)備上部署不同類型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并根據(jù)需要在多種網(wǎng)絡(luò)位置按需運行。網(wǎng)絡(luò)價值占比最大的無線接入網(wǎng)，運營商正在推進(jìn)虛擬無線接入網(wǎng)（VRAN），最終演進(jìn)到O-RAN（開放式RAN）時代。如除射頻相關(guān)部分外，基本實現(xiàn)白盒化、通用化方式。

從終端側(cè)來說，各家主要的網(wǎng)絡(luò)通信芯片廠商已經(jīng)紛紛推出5G基帶芯片。高通推出了驍龍X50，華為巴龍5G01，英特爾XMM 816，聯(lián)發(fā)科Helio M70和紫光展銳Orca。但目前尚未推出集成5G基帶的AP芯片，意味著5G在手機等移動終端上的應(yīng)用尚需時日，據(jù)傳高通將在明年推出集成芯片驍龍865。

網(wǎng)絡(luò)和終端創(chuàng)新推動射頻前端需求和價值提升。根據(jù)IHS報告數(shù)據(jù)，過去7年手機射頻前端市場已從2010年的43億美元增長到2017年的134億美元。隨著5G的應(yīng)用，預(yù)計到2023年增長到352億美元，未來6年的復(fù)合增長率達(dá)14%。射頻前端復(fù)雜度持續(xù)提升，推動前端設(shè)計的集成化設(shè)計，以及工藝改進(jìn)。如手機等領(lǐng)域LCP/MPI將替代傳統(tǒng)PI軟板/模組，PA、LNA和開關(guān)轉(zhuǎn)向SOI工藝等。

5G時代，連接設(shè)備數(shù)量會海量增加，網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)會產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)。如果把所有數(shù)據(jù)都傳到云端是很不經(jīng)濟的，邊緣計算有助于對數(shù)據(jù)實時性、智能性、安全性和隱私性的需求。所以邊緣計算是整個5G網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。

5G+物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式的探討

相比于4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)感覺是各種網(wǎng)絡(luò)混合的大雜燴，整個系統(tǒng)非常復(fù)雜。所以預(yù)計帶來的變化包括：底層的基礎(chǔ)設(shè)施將進(jìn)一步開放，為自由組合和編排提供便利，實現(xiàn)資源合理編排，能力靈活調(diào)用；對5G網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)鏈整合要求更高；對廠商定制化與多元解決方案能力要求更高，且成為常態(tài)；更為碎片化市場；5G+IoT的to B能力升級，大量垂直產(chǎn)業(yè)的已有IoT體系需要更新?lián)Q代等等。由于移動互聯(lián)網(wǎng)的市場培養(yǎng)，各參與方對5G將會對整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)帶來的變化會更有前瞻性，所以利益訴求更為多元化。例如對電信運營商來說，前期投入這么大，肯定不想如2G/3G/4G時代僅憑流量收費的模式。新型的聯(lián)盟、合作、生態(tài)是產(chǎn)生新的商業(yè)模式、平臺和應(yīng)用的關(guān)鍵。

5G+IoT很難迎來一場快速可復(fù)制的產(chǎn)業(yè)升級，而是更有可能打開一個個相對獨立市場和垂直整合公司構(gòu)成的碎片化產(chǎn)業(yè)機遇。以車路協(xié)同為例，要求車廠、通信企業(yè)、交通基礎(chǔ)設(shè)施、新的設(shè)備與解決方案提供廠商、算法供應(yīng)商等等原先互無相關(guān)的企業(yè)，跨界合作。車路協(xié)同的IoT體系中，僅僅是智能信號燈一個環(huán)節(jié)，就將面臨數(shù)十種供應(yīng)商的協(xié)同。

5G+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈給整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)帶來的變化，是很多人非常看好的。5G的巨大優(yōu)勢在于它的高速、高容量、低延遲以及連接大量設(shè)備的能力，但5G存在兩個強在的瓶頸：首先，由于5G網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備都是互聯(lián)的，一些惡意設(shè)備就有可能會在網(wǎng)絡(luò)中造成混亂。其次，5G的推出將推動互聯(lián)設(shè)備交易的爆炸式增長，目前中心化和去中心化金融基礎(chǔ)設(shè)施可能無法承載這種程度的增長。區(qū)塊鏈的創(chuàng)新有可能會解決5G的第一個問題。去中心化的公有鏈具有不可更改性、抗篡改性以及在不信任實體之間建立共識的優(yōu)勢，因此，區(qū)塊鏈就可以作為解決物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間糾紛的基礎(chǔ)層。由于這些互聯(lián)設(shè)備將要處理大量資金、或進(jìn)行車輛的操作，因此建立具有強大安全性的底層協(xié)議層是至關(guān)重要的，區(qū)塊鏈在這方面可以幫助物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備做得更好。當(dāng)然目前還只是探討階段。

5G+物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)情景

華為的Xlab X Labs發(fā)布過《5G時代十大應(yīng)用場景白皮書》，就云VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧能源、無線醫(yī)療、無線家庭娛樂、聯(lián)網(wǎng)無人機、社交網(wǎng)絡(luò)、個人AI輔助和智慧城市十個場景做了比較詳實的分析。

VR/AR業(yè)務(wù)對帶寬的需求是巨大的，在5G的場景下，高質(zhì)量的VR/AR內(nèi)容處理可以在云端處理，滿足用戶日益增長的體驗需求下的同時降低了設(shè)備價格，使VR/AR得到更大規(guī)模應(yīng)用。

車聯(lián)網(wǎng)/自動駕駛是個復(fù)雜的系統(tǒng)，5G有可能成為統(tǒng)一的連接技術(shù)，滿足未來共享汽車、遠(yuǎn)程操作、自動和協(xié)作駕駛等連接要求。在V2X的車路協(xié)同體系中，涉及車車交互、車路交互、人車交互、車云協(xié)同、車輛與移動監(jiān)控設(shè)備的信號協(xié)同等多種方案。僅在一輛車中就需要多種網(wǎng)絡(luò)模式的對外輸出路徑，既要求高帶寬、低時延，又對多種網(wǎng)絡(luò)的兼容性提出考驗。

對于最新最尖端的智慧制造應(yīng)用，靈活、可移動、高帶寬、低延時和高可靠性的5G網(wǎng)絡(luò)是重要保障。通過協(xié)作機器人和AR智能眼鏡提高工作效率；通過基于狀態(tài)的監(jiān)控、機器學(xué)習(xí)等，準(zhǔn)確預(yù)測未來性能的變化，減少停機時間和維護(hù)成本；基于云的網(wǎng)絡(luò)管理解決方案確保智能制造在安全環(huán)境中的共享數(shù)據(jù)。