5G——面向所有应用的未来网络技术

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随着5g在全球的推广和部署，与其他成熟的技术(如wi-fi)相比，物联网设备使用蜂窝网络的趋势越来越明显。为什么蜂窝技术如此流行，将来所有的网络连接都能被蜂窝技术取代吗？

当前的无线解决方案

目前，使用无线通信所需的设备有多种可能性，包括红外、无线、无线、蓝牙和蜂窝网络。每种技术都有它的优点和缺点，其中一些有更大的保护范围(如蜂窝)，而另一些更便宜(如wi-fi)。因此，在选择无线技术时，我们必须考虑可能影响设备性能的所有环境和设计因素，包括带宽、范围、干扰、成本和可用性等。

然而，在所有现有的技术中，有两项是突出的。无线网络和蓝牙。这两种无线技术在相似的频率(2.4千兆赫频谱)下工作，它们可以在几乎所有现代移动和物联网设备中找到。与蓝牙相比，wi-fi具有优势，其较高的传输功率可以实现较宽的工作范围(wi-fi可达100米，而蓝牙为10米)和较高的带宽。

然而，使用更多的传输功率意味着设备消耗更多的功率，从而更快地消耗电池功率。蓝牙非常适合由小电池供电的解决方案，只需要在短距离内传输小数据包，这就是物联网设计倾向于通过蓝牙传输的原因。Wi-fi是一种成熟的技术，可以在许多不同的环境中找到，例如家庭、办公室和工业场所，这使得它成为一种需要联网设备的应用。

然而，蜂窝技术正受到行业工程师的重视，这表明4g和5g等技术可能会取代wi-fi和蓝牙。与其他无线方法相比，蜂窝技术有哪些优势，使其成为未来的理想解决方案？

5g和wi-fi

了解5g和wi-fi的区别有助于了解它们的目标应用和部署的功能。蜂窝技术必须处理数千个同时进行的呼叫，而且它还必须以超过100mbps的下载速度提供互联网连接。负责蜂窝技术分布的蜂窝基站也需要有合理的覆盖范围，以减少需要建立的基站数量。为了应对更复杂的情况，要求移动用户能够从一个小区移动到另一个小区(两个小区都由不同的基站控制)，并且不会出现掉线或数据中断。

Wi-fi技术需要处理家庭和办公室周围的几十个设备，单个wi-fi连接上设备的理论最大数量是255个。由于wi-fi网络通常是私有的，其范围仅限于房间或建筑物，范围的限制有助于遵守无线电传输法，并减少对其他wi-fi网络的干扰。由于大多数典型的wi-fi安装只有一个接入点，因此当移动到不同区域时，不需要自动切换网络。

在这一点上，我们现在可以比较蜂窝网络和wi-fi，以了解它们之间的关系。

技术无线(5g)覆盖小于100米，大于10公里，低功耗，高速，超过300兆位/秒，超过10千兆位/秒，移动性，无，漫游，无

Wi-fi比基于蜂窝的技术消耗更少的能量，这在依赖便携式电源的应用中是有利的。然而，越来越多的物联网设备没有便携式电源和大量可用电源，这使得wi-fi和其他技术的吸引力降低。

由于能够连接到单个网络的设备数量有限，家庭中设备数量的增加和物联网的进步也带来了wi-fi技术的问题。随着更多设备连接到同一个网络，等待时间和数据传输速率显著降低。例如，连接到单个wi-fi接入点的20多台设备很容易遇到这种情况。

为什么使用蜂窝技术？

4g和5g等蜂窝技术为设计师提供了wi-fi和蓝牙无法实现的广泛机会。随着网络覆盖范围的不断扩大，无论设备位于建筑物顶部、办公室还是公园，设备都可以放置在任意位置，并且仍然可以有网络信号。如果这些设备可以永久供电，使用移动技术的功耗问题将会消除。

在移动技术中引起极大关注的一个应用领域是汽车行业，因为从一个小区漫游到另一个小区的车辆需要能够保持连接，并且多输入多输出天线可以容易地处理蜂窝信号中大量道路车辆的覆盖。此外，5g提供的低延迟和高数据速率将使车辆之间的通信比其他技术(如wi-fi)更快。

5g更换应用案例

尽管5g仍在世界各地推出，但它已经开始引起范式转变。美国的dishnetwork就是一个例子，它一直在为物联网设备开发NB-iot网络。投资超过5亿美元的项目被dishnetwork取消，损失2.53亿美元。原因是dishnetwork改变了策略，决定继续开发和安装5g网络，他们认为这是正确的举措。这也表明了删除多个协议和连接方法以支持统一技术的重要性。

工业物联网是另一个用移动技术取代传统技术的领域。虽然wi-fi完全适合连接一些家用设备，但在工业环境中，它不是一个理想的选择，工业环境可能包括多层、厚墙、大型建筑和位于不同设施之间的宽敞的空房间。

由于移动技术将从这些应用中受益匪浅，一些移动网络提供商正与工业公司合作开发专用移动网络。这些可以使成千上万的设备连接到一个接入点或多个天线塔，从而实现漫游功能。这对于将物料和货物从一个站点转移到另一个站点的自动输送机来说尤其重要，因为它们需要持续可靠的上行链路连接到中央服务器。

摘要

目前，wi-fi和蓝牙已经足以满足家庭和办公室的需求，但是越来越多的工业领域的设备对这些网络施加了压力。随着物联网设备不断融入日常生活，家庭中支持互联网的设备越来越多，wi-fi网络将无法同时应对数据量和连接设备数量的挑战。然而，5g等技术可以提供高速、低延迟的连接，并具有在网络元件之间漫游的远程能力，使其成为wi-fi的理想替代品。

然而，未来的“5g级”系统可能是具有小型专用网络的大型移动网络的小型化版本，其通过使用以网状连接的多个小型站点来为家庭中的所有设备提供连接。除非wi-fi的基本原理发生改变(例如，wifi6在技术上有所改进，并支持联网、更大的带宽和传输速率)，否则5g系统处理的大多数无线通信可能会在未来出现。