5G世界中的物联网设备

　　虽然物联网设备现在似乎无处不在，但5G将确保它们真正无处不在。

　　不过，这不仅仅指智能手机。它包括从受限制的物联网设备（如监控智能建筑灯和门的传感器和执行器）到制造自动化和熟练地提供在线购买的自动驾驶汽车的所有内容。5G提供高速，大容量和低延迟的承诺将很快意味着几乎所有地方都将以某种方式连接。

　　5G带来的技术发展是惊人的。想象一下，智能城市可以远程监控公用事业仪表或根据需要而不是每周安排废物收集;绿色空间城市照明，在没有人在场时变暗或关闭，节省数千美元的电力成本，或者交通信号灯可以通过作为网络进行通信来减少拥堵。农村社区也将受益，在外科医生无法亲自执行手术的地区实现远程机器人手术。

　　5G的原则

　　5G推出背后的指导原则是由电信和物联网行业最聪明的头脑以及TSG，IEEE，GSMA，ITU和CBRS等知名组织共同塑造的。到目前为止，组织和将想法转化为标准的最着名的团体是3GPP，其规范是5G架构和实施的全球黄金标准。

　　3GPP对新服务和市场技术推动者的开创性研究，也称为SMARTER，认识到网络的异构性。他们将所有潜在的用例汇总到一项研究中进行审查和评估，最初确定了新技术的70个潜在用例。通过将不同的用例分组到具有共同功能的类似类别中，他们最终能够定义三大类别，这些类别构成了当今5G的基本类型;电子银行、移动通信技术委员会和网址。

　　增强型移动宽带 （eMBB） 可提供增强的连接性、更高的容量和更高的用户移动性。它可帮助用户体验沉浸式视频会议，获得快速视频下载，并随时随地实现增强现实。这是最早推出的功能之一，幸运的是，它允许知识工作者在家工作，在迫切需要它的时候，业务运营几乎没有中断。

　　大规模机器类型通信（mMTC）是低复杂性，低能耗类型的设备（如传感器）进行通信的地方。他们没有使用的能量或容量，他们弥补了密度。mMTC 每平方公里可容纳多达 100 万个节点，非常适合具有大量传感器通过 NB-IoT、LTE-M 或低功耗广域网 （LPWA） 网络进行通信的智能城市。

　　超高可靠性、低延迟通信 （URLLC） 支持需要高可用性（大于 99.999% 或“五个 9”）、低延迟 （1 ms） 和高移动性的任务关键型基础架构。此用例需要高质量的服务 （QoS），而其他用例则不需要。这里的通信必须是精确的，因为它用于上面提到的车载物联网和机器人手术等。

　　从 4G 迁移到 5G

　　随着移动网络运营商从4G升级到5G，他们正在解决三个主要领域：频谱，无线接入网（RAN）和蜂窝接入网（通常称为移动核心）。许多公司正在花费数十亿美元来确保在24.25 GHz及更高的下6 GHz和上毫米波（mmWave）范围内获得珍贵的许可无线电频率。其他人则依靠中档，轻度许可或共享频谱，如公民宽带无线电服务（CBRS）来开发专用网络。

　　LAN 包括基站和回程，它们将基站彼此连接并连接到移动核心。新型天线可实现多输入和多输出 （MIMO），从而增加基站容量。添加更密集定位的宏基站，辅以小型蜂窝甚至街道级网格系统，正在增加满足预期需求的容量。

　　新的移动核心架构标志着从4G到5G的明显转变，并且是公钥基础设施（PKI）的基于证书的身份验证协议的理想选择。除了其他增强功能外，5G现在还允许使用智能手机中常见的传统SIM卡以外的其他设备身份验证方法。由于物联网设备的运行方式与智能手机大不相同，并且通常不使用SIM卡，因此它们需要一种能够更好地满足其需求的身份验证方法。最常用的方法，特别是对于安全的物联网设备身份验证是PKI。

　　PKI 在 5G 中实现物联网安全

　　预计有数十万台物联网设备将进入市场并连接到物联网网络，PKI在大规模处理设备身份验证、数据完整性和隐私方面具有独特的优势。对于通过5G“切片”实现的专用蜂窝网络尤其如此。专用网络或3GPP所谓的“非公共网络”可实现多路复用，其中独立网络可以共享相同的物理网络基础设施和蜂窝频谱范围，同时保持安全的独立并与其他网络分开。由于互联制造以及更重要的关键基础设施（如智能城市或发电厂）等“事物”利用了5G功能，因此，通过专门为物联网设计的PKI管理的强大，独特的设备身份来保护私有蜂窝网络，有望实现最佳选择。

　　5G严重依赖云技术，特别是移动核心，其设计基于通常由PKI证书保护的Web服务的使用。随着网络越来越多地参与这些基于云的微服务，使用PKI来保护它的情况也将增长，进一步巩固其作为首选物联网安全机制的地位。为了简化物联网设备注册到基于云的服务，GlobalSign 等全球证书颁发机构正在与微软的 Azure IoT 中心和 AWS IoT Core 等领先的云服务合作，通过将他们的技术集成为协作解决方案，为低接触/零接触云注册铺平道路。鉴于5G的复杂性，物联网设备注册的便利性被视为物联网设备制造商，专用网络运营商和移动网络运营商等的福音，他们渴望简化其网络部署。

　　毫无疑问，5G将增强用户的手机、网络和视频体验。可以说，5G最大的影响和贡献将是它以我们永远无法想象的方式实现物联网的独特能力。物联网设备不仅将存在于5G世界中，还将主导它。

　　审核编辑：郭婷