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2.2 5G如何为物联网赋能

物联网运行的基础是大数据的运算与人工智能的结合,因此良好的通信网络是物联网运行时必不可少的要素。5G网络的高速率、低时延特性能够有效保证物联网在进行连接时不会出现由于网络卡顿而连接失败的情况,也能够保证人工智能设备的响应更加及时。同时,5G网络的大带宽特性也能够同时容纳更多的数据,使物联网的计算更加精准,从而大幅度提升用户的使用体验。

2.2.1 将数据与实际领域相连

物联网技术很早就被提出,但是由于科技发展的限制,无法实现庞大的数据的连接、集合、传输、处理,因此物联网一直未能发挥其真正实力。而5G的出现,能够打破信息传输的阻碍,解决传输速率低、数据连接集合差等问题,充分发挥出物联网的优势。5G的突破性创新不仅使通信更加流畅,而且还将全球信息产业的发展推上高峰,推动了物联网更广范围的落地应用。

物联网的目标不仅是数据的传输与连接,而且还是将数据与技术融入其他行业。在5G的支持下,物联网能够在更多的领域落地应用。将庞大数据与实际行业连接,建立行业发展新模式,主要表现在以下几个领域。

1. 交通领域

5G进入交通领域能够助力智慧交通的建设。大量路况数据能够更快地被上传并发送回终端,使终端的路况判断与预测功能更加及时、准确,车辆能够选择更好的路线行驶,避免事故的发生或者交通的拥堵,实现了疏导交通的目的。

5G在无人驾驶领域的应用也为该领域带来了新的进展,有了5G的高速率、低时延网络的支持,车载的人工智能设备能够更加迅速准确地分析路况,从而在驾驶汽车时做出准确的行进判断。无人驾驶系统还能够以大数据为基础对路况做出预判,在选择行进路线时避免选择正在施工或十分拥堵的路线,能够更好地保障乘客的安全性、行驶的时效性。

2. 医疗领域

5G在进入医疗领域后,能够助力远程医疗的实现。5G的大带宽特性使其能够容纳更多的图像数据信息,因此能够使患者数据被全方位、准确地展示出来,使医护工作者的工作效率得到提高,患者救治率也将上升。

借助5G与物联网技术,医生可以对远在千里之外的患者进行疾病诊断,甚至进行手术。精准的传感技术可以使医生具有现场般的操作感受,既保障了医生对手术判断的精准性,也保障了手术进行过程的有效性。

3. 工业领域

工业领域的工作内容不仅复杂而且安全性低。很多时候工作人员冒着生命危险进行作业,5G与物联网的结合可以解决这一问题。

运用5G网络,工作人员可以实时监控各个地方的情况。对相对危险的作业现场,工作人员不再需要现场作业,而是运用智能机器进行业务操作。智能机器系统中拥有大量的数据信息,可以为智能机器的操作提供依据,保障作业的准确实施。这种操作不但保障了工作人员的安全,也降低了人力成本,实现了工业领域操作的智能性。

综上所述,5G不但能够解决物联网模式下庞大数据连接集合的问题,而且支持数据的高速传输,保障了数据使用的时效性。5G推动了物联网的落地应用,为各个领域的发展变革提供技术支持,使交通、医疗、工业等领域转型升级,从而推动了自身工作能力的提高,使其更好地服务于社会。

由于5G目前尚处于发展阶段,因此物联网中的各领域应用还未能完全与5G产生连接。物联网的新发展模式还不够完善,应用领域并不多。但是随着技术的不断普及,各个领域的融合应用,会为更多行业带来新的生机。

2.2.2 整合网络资源,降低响应延迟

物联网在发展时遭遇的一大阻碍即部分智能设备的响应延迟较高,无法实现真正的实时连接,因此在智能程度的表现上大打折扣。解决设备的响应延迟问题是物联网发展过程中必须攻克的难关。而5G的高速率、低时延特性能够帮助物联网解决运行中的相应延迟问题。

5G自产生之初就得到了全球性的关注,许多组织、机构或企业投入资金进行新技术的研发。其中,国际电信联盟由于研发起步较早,已经完成了5G的愿景规划。规划中包括项目的命名、整体项目的时限与目标。

美国高通公司副总裁曾表示,高通从很早就开始进行了5G的研发与测试,并加强了与其他企业关于5G的合作。高通公司希望运用5G打造一个强大的平台,实现与其他领域的连接,为用户提供更好的服务。

高通公司的展望也是许多企业的愿景,但是现有技术无法实现这种平台的建立,主要原因在于网络资源有限,响应延迟频率高、时间久。而5G的应用可以为建立万物互联的平台提供强大的技术支持,它具有较大的带宽、较低的时延、丰富的频谱资源等特性,是实现万物连接的关键所在。

1. 5G具有低时延特性

长期以来,科技领域不断对工业领域进行技术支持与发展预测,5G的逐渐普及将迫使工业领域进行重大改革。未来,5G会被用户广泛地使用,它的使用基数已经不能以个人来计算了,家庭生活、房屋、汽车、工作、学习、城市发展等对其都有需求。

面对如此广泛的需求,便需要更高的服务能力来保障需求的实现。5G具有的低时延特性满足了各个领域对新技术的使用需求,使用户得到良好的使用体验,无须长时间等待设备的响应。

中国产业研究院发布的《2020—2025年中国云计算行业市场前瞻与未来投资战略分析报告》显示,2020年将有250亿到500亿部机器搭载5G网络技术进行物联网的落地应用,2030年将实现智慧化产业的优秀转型。未来,它们的主要驱动力可能会是传感器、云端计算、移动互联网等。而企业也会转变对工业的原有观念,树立新的工业理念。5G的低时延特性促进了物联网模式的发展,改善了原有产业的响应延迟高的问题,更好地展现了物联网模式的价值。

2. 5G实现万物联网

在新时代,5G将引领科技,运用科技,创建物联网架构。人与物之间的通信会在科学技术的影响下,打破时间和空间的限制。从高容量的数据服务拓展至控制稳定的新型服务模式。从原有的终端与终端相互连接拓展到智慧型连接及互动。

5G将会建设一个强大的平台,实现数据运算、信息储存、连接各类资源等。这个平台具有投入成本低、能源消耗少、传输速率高、响应延迟时间低等特点,使各个领域的改革均可受益,并且不断发展与创新。

在万物联网的模式之下,各企业间实现了信息资源共享、生产资源合理配置,各行业之间相互协调,共同发展。用户也可以运用万物联网,在全球范围内找到自己需要的物品,不存在空间的局限性。由此可见,5G网络技术是促进物联网发展、实现物联网价值必不可少的科学技术。

综上所述,5G融入物联网解决了各类响应机制带来的延迟问题,用户不再需要花费时间进行等待,这使得大量用户可以通过新技术对物联网进行落地应用。这一特性不仅提高了用户学习工作的效率,而且还丰富了用户的生活。

5G不但解决了物联网实现时遇到的阻碍问题,而且利用其大带宽、丰富的频谱资源、高效的传输速率等显著的优势推动着物联网的发展。5G的使用不仅降低了成本的投入,减少了能源的消耗,而且增加了各企业的收益,也让更多的用户享受到万物互联带来的便利。

现在5G已经融入很多领域,并且还在不断研发。在5G全面普及之后,用户将通过各领域的新技术转型应用来体验智能生活。如无人机配送、无人驾驶汽车、智能型机器人作业等。

各种智能设备将在5G网络的支持下被连接起来,进行资源整合,让人们能够更加迅速地获取自己需要的内容。同时,资源整合有助于降低物联网的运行成本,提高物联网的运行速率,更能够帮助物联网解决响应延迟这一重要问题。

2.2.3 消除物联网的架构瓶颈

当物联网在人们的生活中真正普及后,人们在下班进入家门时就能发现家中的咖啡机正在煮咖啡,而扫地机器人已经完成了家庭清洁工作,这将为人们提供更好的居家生活体验。这就是物联网架构的最终形态,人们的生活能够在物联网的支持下获得最大的便利。

然而,物联网还没有得到真正的普及,最主要的原因就是物联网还没有实现设备之间、设备与用户之间的互动模式。现在的物联网技术发展还不完善,也无法解决这些问题。而且,传统的物联网生态体系过于依赖中心化的代理通信模式或服务器模式,这也是当前物联网的弊端之一。

在新型物联网生态体系中,所有设备都通过云服务器验证连接到一起,云服务器需要具有非常强大的运行能力和存储能力。但是,目前云服务器还不具备这样的能力,除此之外,物联网维护的费用也比较高。

如果将5G应用到物联网中,就能够有效解决这些难题。随着物联网的进一步应用,需要管理和维护的物联网设备也会越来越多,这样一来,无论是生产商、运营商还是终端用户,都需面临这方面的成本压力。从目前的情况来看,大部分物联网应用采用的都是中心化的体系结构,也就是由单一的中心控制系统来存储和管理所有的数据流。

在云计算技术不断普及的影响下,物联网运营商已经可以利用云端的服务器集群来存储和交换物联网智能设备产生的所有数据。不过,由于连接设备数量较之前已经有了大幅度增加,相关服务的成本也会随之提高,有些甚至会达到无法负担的程度。

5G为物联网提供了点对点的数据传输方式,这样一来,在进行数据同步和管理控制时,整个物联网解决方案就不再需要大型数据中心的帮助。除此以外,物联网还可以利用5G网络来传输某些重要数据,如数据采集、软件更新等。

这种技术不但实现了万物联网的模式,为物联网提供了技术支持,还降低了资源的消耗与资本的投入,真正适合新时代的发展要求。5G可以有效解决物联网架构的瓶颈问题,具体表现在以下3个方面,如图2-2所示。

图2-2 5G解决物联网架构问题的具体表现

1. 数据加密保护与验证

目前,已经成功的物联网应用虽然有很多,但现有技术还没有办法真正实现万物互联。另外,在同一个系统中,设备与设备之间虽然可以实现互联,也可以借助互联网对数据进行传输,但是现在的大部分物联网架构都是封闭式的。这就在一定程度上表示,如果是不同系统中的设备,那么它们之间就很难实现具有真正价值的互联互通。

发生这种现象的根本原因是不同信任域下的物联网节点会有诸多互联限制。如果通过其他运营商的智能节点对物联网传感节点来传输数据,那么这些数据很可能会丢失或者被非法篡改,从而导致系统可靠性大幅度下降。而借助5G网络及数据加密技术,则可以有效解决其中的信任问题。

2. 数据传输与存储

大数据是构建物联网的基础,大量数据的堆叠与运算能够使物联网更加智能。因此,数据的传输与存储对物联网而言是十分重要的,5G的出现为这一问题提出了解决方案。5G网络的高速率特性能够使数据传输的速率加快,而大带宽的特性也能够使物联网在云端中存储更多的数据。

同时,随着5G的逐渐普及,对各项智能终端的开发也将愈加熟练,在5G时代,智能终端的存储量将会进一步扩大。物联网数据传输与存储所需的硬件设备与软件设备都将进一步完善,从而解决这部分瓶颈问题。

3. 便捷可靠的费用结算

当前,如果各物联网运营商想实现资源共享,除需要制定一个合作协议外,还要在顶层将双方结算的系统设计好。在万物互联趋势不断加强的影响下,这种两两互联的方式开始需要越来越多的成本,为其实现增加了难度。而借助5G,不同运营商的物联网设备就可以对数据进行直接传输,不仅如此,运营商还可以通过交易的方式对数据传输进行收费。

由此可见,5G的融入为万物联网提供了技术支持,保障了数据的安全性、数据传输的时效性,消除了物联网架构中的瓶颈。5G的加入将会使物联网的应用更加普及。

2.2.4 塑造全新的去中心化模式

现有的物联网体系是依靠中心化模式进行通信的,它是运用云服务器进行连接验证的,这个服务器运用其强大的运行能力与存储能力保障众多设备的正常使用,而这一切是建立在互联网的基础之上的。

中心化模式的物联网体系虽然能够满足小规模物联网的运行需求,但是随着用户需求的不断增多,物联网生态体系逐渐完善,中心化模式终将退出物联网的舞台。同时,物联网在以中心化模式运行时所需要的运行成本非常高昂,而单一的连接模式也使中心化模式运行的物联网需要定期维护。因此,想要在中心化模式下进行自由的通信连接和验证是非常困难的。

5G能够帮助物联网塑造去中心化模式,实现物联网的可塑性。去中心化模式是能够替代中心化模式的物联网运行的新模式。在中心化模式中,中心决定着节点,但去中心化并非去除中心,而是由节点来创造中心。在去中心化模式中,任何点都可以成为中心或者节点,任何中心或者节点都是阶段性的,他们之间没有强制性关系,也不存在永恒。去中心化模式将改变原有的单一连接验证模式,使各个节点之间相互组合,自由创造中心,便于自由通信。

例如,传统的消费模式是由商家决定市场,商家出售什么产品,消费者就购买什么产品;但随着时代的发展,消费者逐渐成为市场风向的主导者,商家在生产产品前会优先考虑消费者的需求,这是去中心化的一种表现。

去中心化模式下的物联网将采用点对点的标准模式实现通信,在减少置办与维护中心化设备、系统的基础上,处理大量的交易信息,并将信息上传到物联网系统中,保障各个节点的正常运行,防止出现节点漏洞或者系统崩溃等问题。

但是建立这种点对点的通信模式将是一种挑战,其中最大的挑战就是数据的安全问题,而5G能够帮助物联网塑造去中心化运作模式。5G的运用不仅为物联网数据安全与隐私安全提供了保障,而且还为物联网提供了交易验证功能,防止网络诈骗等问题的发生。

原有的中心化模式虽然支持互联网的发展长达数十年,也能维持小型物联网模式的运行。但这种模式已经不能满足未来科技发展的需要及用户的需求,由此产生了去中心化模式。去中心化模式利用节点,自由寻找中心,能够提供更优质的服务。5G能够为物联网的发展提供技术上的支持,助力物联网实现点对点的通信,让数据传输更加高效且安全,从而降低物联网的使用成本。

5G与物联网的结合目前还处于探索阶段,但是随着5G的逐步普及,物联网会得到巨大的发展,人们的工作与生活模式也将发生巨大转变。使用5G能够帮助物联网塑造全新的去中心化运行模式,而去中心化的运行模式也将使物联网变得更加智能,从而得到普及。 5MSZemKBy+PF7jVhClw8DSz/kLEfuLTYdHMvRuOou8X0aVwens83g1w083xwwjjx

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