來源：富昌電子
作者：Rabee Alhayek，EMEA垂直細分市場經理（無線連接）
移動電話網絡（或蜂窩通信）行業喜歡給人一種印象，即其技術在一系列偶然的但巨大的飛躍中得到了發展。它使用的術語反映了這一點：從2G到3G再到4G，再到現在的5G，它把每個階段都視為全新的“新一代”。可以認為這意味著移動電話網絡的每次迭代都是全新的，并且隨著其誕生，前一代產品將要被淘汰。
這在市場營銷方面效果很好，使整個行業都為每個新一代產生了極大的興趣 - 這種興趣促進了更換手機以及支持它們的基礎設施的銷售。
但是，這對于需要通過蜂窩網絡連接到云的物聯網設備開發人員有多大幫助？新一代5G設備的推出對當今的嵌入式設備制造商（在許多情況下都使用2G、3G或4G網絡將其產品連接到互聯網）有多大影響？
演化不是革命
毫無疑問，5G技術的推出對物聯網設備制造商產生了重大影響：5G技術的開發在某種程度上正是為了實現無所不在的網絡的愿景。例如，在“智慧城市”中，技術架構師預計，將出現由數千個微基站服務的數百萬個密集的物聯網設備。5G技術使成千上萬的設備能夠通過同一共享基站獲得互聯網訪問。因此，智慧城市技術是5G的現實使用案例，其中每個路燈柱、交通信號燈、廣告顯示面板、公交車站或電車站以及電動汽車充電站都有自己的互聯網連接。對于物聯網設備制造商而言，這種大規模部署云連接的愿景將影響產品開發計劃。
但是，讓我們不要被手機行業的營銷策略所欺騙：蜂窩網絡技術實際上并沒有巨大的飛躍發展，而是采取了一系列小步驟，逐步引入新功能和特性，并進行驗證和完善，然后將它們嵌入到將來的迭代中。
因此，例如，復雜的天線設計（稱為多入多出MIMO陣列）是長期演進技術（LTE）4G網絡的最新迭代的功能，但是當部署在5G基礎架構中時，它們將成為現實。
對于物聯網設備設計人員而言，最重要的巨大變化不是從4G到5G的這一步，而是已經發生的一步：移動寬帶和移動窄帶網絡在4G節點上的分裂，如圖1所示。 TAP2007-5G-for-embedded-Fig-1.jpg
圖1：蜂窩網絡中最重要的發展是窄帶技術的引入（圖片來源：富昌電子）
如圖所示，在4G節點上突然出現了分叉：對于低功耗要求和低數據流量的機器來說，與需要移動寬帶功能且具有大電池容量的消費類手機共享相同的網絡系統不再可行。
圖1還顯示，5G窄帶網絡技術是Cat-M1和NB-IoT等前代窄帶系統的自然發展。
5G如何支持物聯網用例
那么物聯網設備設計人員需要如何積極地準備開發其產品以利用5G功能呢？實際上，2020年全球主要城市已經開始進行5G部署。5G網絡的架構規定了三種主要的用戶類別（見圖2）：
· eMBB（增強型移動寬帶）– 支持很高的數據傳輸速率，例如足以使消費者在手機上觀看高清或超高清內容 TAP2007-5G-for-embedded-Fig-2.jpg
· uRLLC（高可靠低延遲通信）– 提供低延遲、確定性的數據傳輸操作，用于安全關鍵型和高可靠性應用，例如自動駕駛汽車和車對車通信
· mMTC（大規模機器類型通信）– 5G風格，支持極高密度的IoT設備連接 – 在僅1km2的區域中多達100萬個互聯設備
圖2：5G技術的三種主要類型的應用（圖片來源：富昌電子）
對于當今通過蜂窩低功耗廣域網（LPWAN）技術（例如CATM或NB2）連接的設備，5G網絡的mMTC元素將提供其所需的低功耗操作和可靠的連接。
如今，新的5G技術的功能已被引入可用于開發中的嵌入式產品的組件中：到2020年初，由于新的射頻IC實現了新功能，即省電模式（PSM）和擴展不連續接收（eDRX）–– 5G mMTC規范的核心要素，因此它們可提供更好的連接性和更低的功耗。
當然，嵌入式設備設計中采用的5G技術的類型完全取決于用例。為物聯網系統選擇合適的5G技術應考慮到圖3中的七個重要標準：
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圖3：5G技術的三種類型具有對比和互補的特征（圖片來源：富昌電子）
如圖所示，mMTC在電池壽命和連接密度方面得分很高，但針對固定位置進行了優化，因為它在移動性上得分很低。例如，執行移動資產跟蹤的物聯網設備通常可以使用其他5G技術（如uRLLC）實現更好的效果，同時在功耗方面實現折衷。
5G組件供應商路線圖
蜂窩網絡是一個動態的商業和技術環境：盡管如此，對于嵌入式設備制造商而言，有一條明確的途徑可以將4G的窄帶和低功耗功能擴展到5G時代。同時，工業市場將得益于5G的uRLLC和mMTC類型，在工廠自動化和工業4.0中實現新的連接應用。
5G調制解調器的低功耗功能將提供更長的電池壽命，并能夠更快地與網絡連接及斷開連接，從而使設備能夠喚醒并傳輸信息，然后快速斷開連接并返回睡眠模式。
從組件供應商的角度來看，網絡覆蓋范圍的短期狀況尚不清楚，因此他們采取了開發支持CATM、NB-IoT和2G后備的組合型調制解調器的策略，以最大程度地降低近期上市的項目的開發風險。
但是，對于物聯網和移動寬帶應用而言，未來幾年5G網絡和5G生態系統將快速增長，嵌入式開發人員應立即準備好使用新技術。
富昌電子可以支持開發人員向5G演進。目前，富昌電子通過提供Gemalto（Thales集團的一部分）、Fibocom、Murata和Renesas等制造商的支持5G的LPWAN產品和模塊來實現這一目標。此外，富昌連接事業部的專家以及位于法國巴黎的卓越連接中心也提供專業技術建議，為客戶向5G過渡提供支持。
