Jak mainstreamizacja 5G wpłynie na IoT w 2023 roku?

Do 2025 roku liczba punktów końcowych lub „rzeczy” Internetu Rzeczy (IoT) wzrośnie z kilku milionów do ponad 55 miliardów. Rozwój sieci 5G będzie jednym z najważniejszych elementów prowadzących do tej ekspansji.

Zbliżające się wprowadzenie 5G, czyli piątej generacji mobilnej łączności komórkowej, to doskonała wiadomość dla rynku Internetu Rzeczy. Dzieje się tak częściowo dlatego, że sieci 5G znacznie zwiększą wydajność i niezawodność tych połączonych ze sobą urządzeń.

Co 5G oznacza dla IoT?

Sieć bezprzewodowa 5G lub piątej generacji to najnowsza wersja technologii komórkowej, zaprojektowana w celu znacznej poprawy czasu reakcji i szybkości urządzeń bezprzewodowych.

Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) opracował minimalne wytyczne dla nowej technologii, które dalej zdefiniowano i ustandaryzowano w ramach projektu partnerskiego trzeciej generacji (3GPP).

Podczas gdy pierwsza wersja standardu 5G, 3GPP wersja 15, koncentrowała się na modernizacji mobilnego internetu szerokopasmowego (eMBB) w celu zapewnienia większej przepustowości, szybszej przepustowości i zmniejszonych opóźnień, zdefiniowała również podstawy techniczne 5G New Radio (NR), które miały służyć jako platforma dla przyszły rozwój.

W następnej aktualizacji specyfikacji 5G, 3GPP Release 16, pojawił się zdecydowany nacisk na rozszerzenie zasięgu 5G na inne sektory — poprzez dodanie nowych funkcji. Wersja 16 oferuje ulepszoną ultraniezawodną komunikację o niskim opóźnieniu (eURLLC) dla opóźnień milisekundowych, sieć wrażliwą na czas (TSN) umożliwiającą komunikację deterministyczną w czasie, a także widmo nielicencjonowane (NR-U) z pomocą sieci prywatnej dla bardziej elastycznych wdrożeń.

Wersja 16 wprowadza również wysoce niezawodną geolokalizację 5G, która uzupełnia obecne usługi lokalizacyjne, takie jak GNSS, i umożliwia różne zastosowania 5G IoT, takie jak śledzenie zasobów.

5G skutecznie połączy również miliardy urządzeń IoT o niewielkiej złożoności, takich jak czujniki środowiskowe i liczniki mediów. Zazwyczaj te urządzenia Internetu rzeczy są odporne na opóźnienia, mają niską złożoność i są energooszczędne.

Podczas gdy wersja 16 zaczęła spełniać wymagania IoT w każdym z tych krytycznych węzłów o bardzo wysokiej wydajności (na przykład IIoT) i niezwykle minimalnej złożoności (np. NB-IoT), istnieje szeroki zakres przypadków użycia IoT pomiędzy. W odpowiedzi 3GPP Release 17 wprowadza technologię 5G NR-Light, która zapewni nową wydajność urządzeniom o zmniejszonej złożoności, takim jak kamery przemysłowe, wysokiej klasy urządzenia do noszenia i smartfony klasy podstawowej.

Korzyści z używania urządzeń IoT w sieci komórkowej 5G

5G zapewnia szybszą, bardziej niezawodną i bezpieczniejszą komunikację, co napędza rozwój autonomicznych samochodów, inteligentnych sieci energii odnawialnej i botów z obsługą sztucznej inteligencji do wdrażania w halach fabrycznych. Uwalnia rozległy ekosystem IoT, w którym sieci mogą obsługiwać miliardy połączonych urządzeń z odpowiednią przepustowością, opóźnieniami i kompromisami cenowymi. Przyjrzyjmy się tym zaletom bardziej szczegółowo:

1. Umożliwienie szybkiej wymiany danych między urządzeniami

Rentowność każdego wdrożenia IoT ostatecznie opiera się na jego funkcjonalności, która zależy od tego, jak szybko może łączyć się z kilkoma innymi systemami IoT, tabletami i telefonami, technologią w postaci strony internetowej lub aplikacji oraz innymi rodzajami oprogramowania. Dzięki 5G szybkość transmisji danych drastycznie wzrośnie. Raporty wskazują, że 5G rzeczywiście będzie 10 razy szybsze niż sieci LTE. Ta poprawa prędkości umożliwi urządzeniom Internetu rzeczy konwersację i wymianę danych szybciej niż kiedykolwiek wcześniej.

2. Zwiększanie niezawodności sieci

Oprócz zapewniania szybszych połączeń, sieci 5G będą działać bardziej spójnie, co skutkuje większym bezpieczeństwem i niezawodnością. Niezawodne i stabilne warunki sieciowe mają kluczowe znaczenie dla każdego IoT, ale szczególnie dla systemów monitorowania, które opierają się na aktualizacjach w czasie rzeczywistym, takich jak systemy bezpieczeństwa, kamery monitorujące i inne podłączone urządzenia. Użytkownicy będą cieszyć się zwiększoną niezawodnością różnych podłączonych urządzeń dzięki zdolności sieci 5G do obsługi dodatkowych podłączonych urządzeń.

3. Poprawa doświadczenia użytkownika dzięki mniejszym opóźnieniom

Opóźnienie to interwał, który istnieje przed zakończeniem działania i jego późniejszą odpowiedzią. Na przykład czas od kliknięcia linku do strony internetowej i przeglądarka, w której ta strona została wyświetlona. Sieci 5G znacznie zmniejszą opóźnienia w porównaniu z 4G LTE. Jeden eksperyment sugeruje, że może to być poniżej 5 milisekund. To zmniejszone opóźnienie umożliwi pracę w sieci w czasie rzeczywistym, która będzie obsługiwać nowe aplikacje, takie jak Internet rzeczy (IoT) i sztuczna inteligencja (AI).

4. Wspieranie masowych wdrożeń IoT

5G zapewni szeroki zakres częstotliwości i do 1000 razy większą pojemność niż 4G. Będzie w stanie łączyć wiele urządzeń z dostępem do Internetu, takich jak smartfony, czujniki i urządzenia Internetu rzeczy (IoT), a także zarządzać wieloma aplikacjami o wysokim zapotrzebowaniu jednocześnie. Ze względu na niskie koszty, efektywność energetyczną i niezawodny zasięg umożliwia wdrażanie na dużą skalę bardziej wydajnego i łatwego w użyciu sprzętu.

5. Segmentacja wykorzystania IoT poprzez cięcie sieci

5G umożliwia instalację zwirtualizowanych sieci, często określanych jako podział sieci, co umożliwia użytkownikom i producentom dostarczanie niestandardowych połączeń. Ustalanie priorytetów połączeń i dostosowywanie opóźnień pomaga zagwarantować odporność sieci na wypadek przeciążenia lub awarii. Na przykład w szpitalu sieć może zostać zbudowana w taki sposób, aby nadać priorytet powiązaniom istniejącym między chirurgami a botami, w przeciwieństwie do komunikacji używanej przez pacjentów. W ten sposób łączność awaryjna może być zabezpieczona nawet wtedy, gdy sieć ma maksymalną przepustowość.

Najważniejsze przypadki użycia IoT dla 5G w 2023 r

W 2023 r. mainstreamizacja sieci 5G będzie miała największe znaczenie w następujących obszarach wdrażania IoT:

1. Inteligentne domy i inteligentne miasta

Inteligentne domy, gadżety IoT zsynchronizowane z zegarkiem i telefonem oraz aplikacje fitness stały się teraz modne. Przy obecnej zależności od komórkowego Internetu Rzeczy na dużą skalę, przyszłość 5G będzie wyglądać drastycznie inaczej za 20 lat. Nastąpi powszechne wdrożenie pojazdów bez kierowcy i automatyzacja usług użyteczności publicznej, takich jak gospodarka śmieciami. W celu zminimalizowania emisji gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń, nastąpi również wzrost wykorzystania inteligentnych sieci i monitoringu środowiska.

2. Inteligentne sieci i operacje użyteczności publicznej

Obecnie zapotrzebowanie na energię stale rośnie. Inteligentne sieci i wirtualne elektrownie są technologicznymi odpowiedziami na ten problem. 5G umożliwia włączenie zarządzania w czasie rzeczywistym i automatyzację inteligentnych sieci elektrycznych. Gdy zaczniemy szybko identyfikować problemy i zapewnimy środki zaradcze, usprawniona zostanie również konserwacja.

W porównaniu z przewodowymi alternatywami, 5G ma szybsze tempo wdrażania i niższe koszty, dlatego jest powszechnie akceptowane. W związku z tym operatorzy stopniowo włączają do swoich sieci nowe czujniki, systemy sterowania i odnawialne źródła energii.

3. Bezpieczeństwo narodowe i nadzór wideo

Nadzór wideo to kolejna aplikacja IoT skoncentrowana na 5G, która ma się rozwijać. W świetle ostatnich wydarzeń na świecie rząd jest skłonny do inwestycji w monitoring publiczny i środki bezpieczeństwa. Obecnie systemy monitoringu wideo opierają się na komunikacji przewodowej, ale wprowadzenie sieci bezprzewodowych może przyspieszyć instalację i obniżyć koszty, jednocześnie poprawiając łączność i wydajność w porównaniu z systemami przewodowymi.

Wniosek

5G, światowa technologia, jest stale wdrażana z wykorzystaniem międzynarodowych standardów 3GPP. Został stworzony, aby zapewnić kompatybilność i wsparcie dla Internetu rzeczy, i wciąż ewoluuje dzięki ciągłym ulepszeniom uzgodnionych standardów. Oprócz obsługi Internetu Rzeczy przez 4G, wersja 15 i 16 standardów 3GPP zapewni dodatkową obsługę urządzeń IoT o cechach 5G, takich jak ultra-bezpieczeństwo i niezawodność oraz niskie opóźnienia.

Dodatkowe ulepszenia 5G, takie jak podział sieci, bezpieczne sieci i rdzeń 5G, pomogą zrealizować wizję ogólnoświatowej sieci IoT zdolnej do obsługi szerokiej gamy podłączonych urządzeń. Cały proces ma się rozpocząć w 2023 r., wraz z szybkim upowszechnieniem 5G i rosnącą adopcją IoT.