什么是物联网 物联网与互联网、5G的关系

什么是物联网最简洁明了的定义：物联网(Internet of
Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。今天我们就来说说什么是物联网以及物联网与互联网、5G的关系。

目前，5G 技术已经开始商用，也有越来越多的朋友使用上了 5G 手机，或许有些朋友还有些疑惑，5G 是什么，与之前的 4G 有什么区别，为什么要用 5G。本文想通过自己对 5G 的了解，尝试为大家解释以上疑惑。

5G 是指第五代移动通信网络技术，是继1G、2G、3G和4G网络之后的新的全球无线通信标准。5G实现了一种新型网络架构，旨在将将几乎所有人和事物（包括机器、物体和设备）连接在一起，也就是当初媒体宣传的 5G 实现万物互联。

5G 无线通信技术旨在为更多用户提供高效的网络数据速度、超低时延、更高的可靠性、海量的网络容量、更高的可用性以及更统一的用户体验。更高的性能和更高的效率赋予用户全新的用户体验。

5G 并不是一个人或者一家公司定制发明的，而是由3GPP组织来制定的 5G 标准，该组织之前还定义了3G UMTS、4G LTE的全球规范。

3GPP推动了 5G 技术各个方面从空中接口到服务层的许多重要发明。3GPP 5G成员包括基础设施供应商、组件/设备制造商，以及移动网络运营商和垂直服务供应商。可以说，5G 技术是多家公司合作发明的新型移动通信技术。

第一代（1G）：1980年代，1G提供模拟语音

第二代（2G）：1990年代初期，2G引入数字语音

第三代（3G）：2000年代初期，3G带来了移动数据

第四代（4G）：2010年代，4G LTE迎来了移动宽带时代。

人们的需求不断在变化，追求更好的用户体验，因此技术也在不断发展去满足人们的需求。 1G、2G、3G 和 4G 催生了 5G ，5G 旨在提供更多更好的网络连接。

5G 具有一个统一的、功能更强大的空中接口。它的设计具有扩展能力，可实现下一代用户体验、支持新部署模型并提供新服务。

凭借高速、卓越的可靠性和可忽略的延迟，5G 将移动生态系统扩展到新的领域。5G 将影响每个行业，使远程医疗、精准农业、更安全的交通、数字化物流等成为现实。

5G 明显快于 4G； 5G 可以比 4G 快得多，提供高达 20 吉比特每秒 (Gbps) 的峰值数据速率和 100 多兆比特每秒 (Mbps) 平均据速率。
5G 的容量比 4G 多； 5G 旨在支持将流量容量和网络效率提高 100 倍。
5G 的延迟明显低于 4G； 5G 的延迟显着降低，可提供更即时的实时访问：端到端延迟降低 10 倍，降至 1 毫秒。
5G 是一个比 4G 更强大的统一平台； 虽然 4G LTE 专注于提供比 3G 更快的移动宽带服务，但 5G 旨在成为一个统一的、功能更强大的平台，不仅可以提升移动宽带体验，而且还支持任务关键型通信和大规模物联网等新服务。5G 还可以原生支持所有频谱类型（许可、共享、非许可）和频段（低、中、高）、广泛的部署模型（从传统宏蜂窝到热点）以及新的互连方式（例如设备到设备和多跳网格）。
5G 使用的频谱比 4G 更好； 5G 还旨在充分利用各种可用频谱监管范式和频段的每一位频谱——从 1 GHz 以下的低频段，到 1 GHz 至 6 GHz 的中频段，再到称为毫米波的高频段（毫米波）。

从广义上讲，5G 用于三种主要类型的连接服务，包括增强型移动宽带、关键任务通信和大规模物联网。5G 的一个定义能力是它专为前向兼容性而设计——灵活支持当今未知的未来服务的能力。

增强的移动宽带
除了让我们的智能手机变得更好之外，5G 移动技术还可以带来新的沉浸式体验，例如 VR 和 AR，具有更快、更统一的数据速率、更低的延迟和更低的每比特成本。

关键任务通信
5G 可以实现新服务，这些服务可以通过超可靠、可用、低延迟的链接来改变行业，例如关键基础设施、车辆和医疗程序的远程控制。

大规模物联网
5G 旨在通过缩减数据速率、功率和移动性的能力无缝连接几乎所有事物中的大量嵌入式传感器——提供极其精简和低成本的连接解决方 案。

5G 旨在做各种可以改变我们生活的事情，包括为我们提供更快的下载速度、低延迟以及为数十亿台设备提供更大的容量和连接性——尤其是在虚拟现实 (VR)、物联网领域和人工智能 (AI)。

借助 5G，我们可以获得全新和改进的体验，包括近乎即时地访问云服务、多人云 游戏 、增强现实购物以及实时视频翻译和协作等 。

5G是第五代移动通信，5G相比于4G，可以提供更高的速率、更低的时延、更多的连接数（支持更多的用户接入）、更快的移动速率、更高的安全性以及更灵活的业务部署能力。用户体验的速率 最高可以达到2Gbps，比如下载一部高清只需要几秒钟。

中国联通5G是第五代移动通信，5G相比于4G，可以提供更高的速率、更低的时延、更多的连接数、更快的移动速率、更高的安全性。体验速率可以达到2Gbps，比如下载一部高清只需要几秒钟。

5g网络给我们带来的不仅仅是更快的网速。未来是一个物联网的时代，而5g网络能推动物联网时代更快地到来。5g网络具备更加强大的通讯和带宽能力，能够满足物联网应用高速稳定、覆盖面广等需求。使车联网、智能家居、智慧医疗、智能工业以及智慧城市更快更好地呈现在我们面前。这也是一些通讯设备商一直努力的方向，比如爱立信就曾展出过5g实验系统的远程驾驶汽车、5g智能工厂等创新技术，非常值得肯定！

高速率：
5G可以说是站在巨人的肩膀上，依托4G良好的技术架构，5G可以比较方便的在其基础之上构建新的技术。未来的5G愿景最强烈的一个方面就是用户体验到的网络速率。4G现在已经很快了，但是还不够，5G要做到的目标是最大10Gbps。
大容量
低时延高可靠

盘和林 中国财政科学研究院应用经济学博士后

6月6日，工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通和中国广电发放了5G商用牌照，这意味着中国正式进入了5G商用元年。

什么是5G？

5G是第5代通讯技术，我们先看一下通讯发展历程：

1G是语音时代。 1G时代的通讯代表公司是摩托罗拉，它采用了模拟通信，一个频段只能分配一次交流，只能语音通话，没有技术标准，信号和传输质量不好。

2G进入文本时代。 2G为第二代移动通信系统，它解决了模拟通信的保密性、信号不稳定的问题，从模拟通信进入了数字通信。2G时代的代表公司是诺基亚，可以使用手机自带的浏览器浏览WAP网站的内容，数字信号传输距离远，抗干扰能力强，基于TDMA技术（时分多址），可以传输文字信息（短信）。

3G开启时代。 3G为第三代移动通信系统，相对2G而言，主要技术是CDMA（频分多址），并提高频率，将通讯技术再次提高了一个档次，不仅可以潜力传音，还可以传图像，视频，使用电磁波通信。利用3G可以同时传输语音和数据（联网）。在移动通信标准，我国有了更多的话语权，3G时代的代表公司是苹果。

4G是视频时代。 4G为第四代移动通信系统，是智能手机的时代，也是我们目前所处的时代了。4G使用了超高频，还使用了高速率传输技术，比如MIMO传输，它具有速度快、通信灵活、智能性高等特点，因此催生了很多新的应用，比如扫码支付、抖音、快手等应用，实现快速传输语音、视频、图像数据，极大改善了移动互联网的体验。

5G将激活物联网时代。 5G为第五代移动通信系统，它使用了毫米波，大规模MIMO技术，具有高网速、低时延、泛接入的特点，实现了“万物互联”。利用5G通讯，下载一个高清的时间仅需要几秒钟，将激活物联网时代。

从通信技术的发展历程来看，从1G到4G，主要突破的是无线通信部分。目前主流的4G LTE，理论速率只有150Mbps，而实验室中单条光纤最大传输速度已经达到了26Tbps，前者与后者相比，差了好几个数量级。而5G技术所要解决的关键问题之一，就是提高无线通信速率。

而要提高无线通信中电磁波的传播速率，一般有两种方法，一是增加频谱利用率，二是增加频谱带宽。第一种方法就是仍然在目前极其狭窄的频谱上共享有限的带宽，但是进一步提高频谱的利用率；而第二种方法则是开启新的频带资源。

那么二者的区别是什么呢？如果把频谱资源比作城市供水，并假设水源来自水库，当水不够用时，我们可能通过提高水的利用率来满足需求，比如更有效地在家庭和工厂之间分配，这就对应着第一种方法；但是如果我们可以在水库之外，把湖泊甚至长江也变成水源，那么这就对应着第二种方法了。

而5G正是通过使用毫米波增加频谱带宽从而提高速率，根据波长＝光速／频率的公式，随着波长逐渐变短（从长波、中波、短波到分米波、厘米波、毫米波），频率也越来越高。不难看出，从1G到4G，所使用的电磁波频率是越来越高的。通过采用这种方法，5G将大大提高无线通信速率。快，也是很多人对5G的第一印象。

5G有什么特点？

根据国际通信标准组织3GPP的定义，5G将带来三大应用场景，首当其冲的就是eMBB大带宽，即5G下载速率理论值将达到每秒10GB，是当前4G的10倍。一部高清只需要几秒钟就能下载完毕，这可能是当前不少普通用户对5G下载速率的最直观印象。但是在5G网络下更有可能出现的场景是，即使是在线播放，也可以随意拉动进度条，在线播放和本地播放可能完全感觉不到有什么差别。

而第二大场景uRLLC低延时可能对改善普通用户上网体验更为明显。在打 游戏 时，常常会出现下载速度明明很快，但就是很卡的情况，这正是延时过长的结果。而5G的理论延时是1ms，是4G延时的几十分之一，基本达到了准实时的水平。

但是如果仅仅盯着手机，从网络速度和延时的角度去谈5G所带来的用户体验改善效应，其实这个效应相当有限，几分钟下载完一部与几秒钟相比，似乎并没有什么本质上的区别。从通信技术的发展来看，4G从一开始就有to C的基因，到目前为止，可以说基本上能够满足用户的各种 娱乐 需求。

而5G更重要的是对行业的赋能作用。首先是对移动宽带（移动网络）的增强，主要是覆盖范围更广和网络容量提升，这就意味着，在大规模建筑中，比如办公楼、购物中心、大型 体育 场等公共区域，用户都能在使用移动网络时享受更一致的增强体验。此外，典型的应用场景包括远程教育培训、远程医疗、多人线上会议等，这些应用都可以看作是4G的扩展，5G将大大提升用户的体验。

但是物联网或许才是5G真正能够展现其独特价值的地方，这就不得不提到5G的第三大场景了，即mMTC广联接，说的是5G单通信小区可以连接的物联网终端数量理论值将达到百万级别，是4G的十倍以上。其应用场景包括，智慧城市、智能农业、能源／公用事业监控、智能家居、远程监控等等。这些应用对提高城市运行效率、提升居民生活幸福度意义重大。

目前，5G标准制定正在进行中，5G技术和产品日趋成熟，系统、芯片、终端等产业链主要环节已基本达到商用水平，具备了商用部署的条件；频谱分配、网络建设和政策完善也在快速推进，基础电信企业陆续发布5G部署相关计划。这些工作在很大程度上可以视为5G基础设施的建设，为5G未来大范围应用做好准备。

5G无线关键技术

5G国际技术标准重点满足灵活多样的物联网需要。在OFDMA和MIMO基础技术上，5G为支持三大应用场景，采用了灵活的全新系统设计。在频段方面，与4G支持中低频不同，考虑到中低频资源有限，5G同时支持中低频和高频频段，其中中低频满足覆盖和容量需求，高频满足在热点区域提升容量的需求，5G针对中低频和高频设计了统一的技术方案，并支持百MHz的基础带宽。为了支持高速率传输和更优覆盖，5G采用LDPC、Polar新型信道编码方案、性能更强的大规模天线技术等。为了支持低时延、高可靠，5G采用短帧、快速反馈、多层/多站数据重传等技术。

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