今天的4G網絡主要是為了容納和增強移動數據服務，而不是物聯網。基于IP的基礎架構的體系結構的轉變，增強了不同設備上的應用程序(如移動視頻)的高速數據傳輸。4G技術相比于3G和2G可以說是提供了“更粗的管道”，并有助于優化高帶寬服務的客戶體驗。然而，4G技術的特殊性質意味著高帶寬的優勢可能不一定優化物聯網環境，也不一定能夠以相同的方式擴展以容納數十億設備。其原因在于4G通信的特定性質 - 如何管理設備以及如何傳輸數據。

　　一些物聯網設備消化不了這么高的帶寬

　　對于4G網絡，數據傳輸伴隨著建立無線電鏈路的控制分組的交換。此鏈接管理設備的安全性和移動性方面等。當數據傳輸很大時，就像它們用于視頻文件一樣，用于控制數據開銷的內容數據的比例非常高，這意味著所得到的連接非常有效。

　　然而，在物聯網環境中，這種方法面臨兩個主要挑戰。首先，許多物聯網應用中的預期傳輸非常低。每次傳輸可能只有幾百字節的數據。然而，但設備是海量的。智能電表就是一個很好的例子。在這些情況下，對“包裝”數據有用的總體比例變得相反。當這個數字在構成物聯網的數十億連接設備中成倍增加時，我們談論的是創建了數TB的包裝數據。

　　5G提供了一個解決方案

　　事實上，運營商需要在5G網絡中使用更高效的協議，以限制包裝數據的急劇預期增長并有效地處理它。這些廢物數據的數量本身就很重要，有可能對有用信息的傳輸產生負面影響。這不僅包括如前所述的內容數據，還包括電源管理數據(以保持設備高效運行)，安全性或移動性管理數據。當整合傳輸的大小和物聯網所需的大規模時，您很快意識到4G網絡將陷入困境而沒有顯著的增強。

　　隨著運營商遷移到5G，必須解決一些網絡設計挑戰，以滿足物聯網的需求。有三個特定領域，5G可以克服4G的低效率，以實現基礎廣泛的低數據物聯網傳輸。這可以通過提出三個關鍵問題來解決。

　　想要通過物聯網達到什么目的?

　　在4G環境中，假設并考慮移動性管理的要求 - 即使某些物聯網應用不一定需要它。例如，傳感器連接到建筑物墻壁或工廠車間，以監控腳步，作為樓宇自動化解決方案的一部分。在大多數情況下，這些是固定點，不需要更寬的移動性。這意味著運營商可以在限制移動性管理數據傳輸方面實現顯著節省 - 相同的數據可能會阻塞4G基礎設施。

　　如何實現低功耗?

　　現有的移動寬帶網絡不適用于需要10年電池壽命的設備。網絡協議要求可能會影響某些連接設備的長期電池壽命目標。其中一些可以在某些應用中得到緩解，其中時間敏感性不是問題。例如，來自低功率，長電池壽命型傳感器的延遲容忍數據可以在設備上累積并定期傳輸，所需的個人連接更少。這提高了傳輸效率并保留了一些電池壽命。但是，這只能在某些應用中實現，并且實際上僅適用于保持電池壽命比整體連接速度或延遲更高優先級的應用。

　　真正需要哪些安全?

　　某些設備連接需要比其他連接更高級別的安全性。醫院中的醫療設備網絡必須非常安全，因為它可能傳輸敏感和私人的患者健康數據。相比之下，智能城市中的溫度傳感器網絡需要較低的安全性，因為溫度數據既不是機密數據也不是專有數據 - 它僅僅是有用的。因此，從標準的角度來看，網絡需要適應各種安全協議，從非常高(在醫療，財務或敏感企業數據的情況下)到低安全性(在溫度或天氣數據的情況下)隨著安全級別的提高，不會產生延遲，可靠性或速度問題。安全級別應該適合于設備和應用程序，并且網絡應該允許廣泛的安全級別。再次，4G網絡的設計考慮了移動寬帶(因此應用于網絡而不是設備的安全性更加一致)，對于許多物聯網用例而言，這可能根本不是一個合適的設計。應在設備和服務級別而不是網絡級別確定安全性。

　　4G設計用于人性化運營，但物聯網連接設備的IHS項目在2019年可能接近300億 - 其中近20億設備在3G和4G網絡上運行。雖然物聯網設備單獨可能具有相當低的數據速率要求，但它們對我們今天幾乎無法想象的數據量的快速增加。這些驅動標準研究必須成為一項挑戰。

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總結

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