PREFACE
本书推荐序一

物联网与移动通信都是新一代信息技术，但物联网与移动通信很长一段时间平行发展，没有交集。物联网面向物，移动通信面向人；物联网是专用系统，移动通信是公用系统；物联网使用无许可证的频率，而移动通信使用电信运营商获得授权的频率。

从2016年国际移动通信标准化组织3GPP通过了窄带物联网（NB-IoT）标准开始，物联网进入到移动通信标准系列。NB-IoT依靠运营商广覆盖的基础设施，提供一个承载在公众移动通信网上的专用物联网，适应电表、水表等固定位置设备联网，众多的企业无须自建专用的物联网无线传输系统就可获得物联网服务，降低了物联网使用门槛，促进了物联网的起飞。近年来，3GPP对NB-IoT标准也做了一些演进，增加了定位和多播功能及TDD工作模式，降低延时与终端模块功耗。但NB-IoT仅有20kbit/s和250kbit/s两种信道，其窄带能力难以适应宽带应用需求，另外，它不具有支持可运动的物联网节点的能力，限制了它们在工业互联网的应用。除NB-IoT外，窄带物联网还有LoRa标准，与NB-IoT的主要不同是使用非授权频率，企业可以使用LoRa自建专用物联网。

5G从四个方面发展了物联网，即大带宽物联网、大连接物联网、节点接力的物联网、智联网。5G促进了物联网与移动通信网的融合，实现了腾云驾物融智赋能，也进一步开拓了物联网的应用领域。

首先是大带宽物联网，5G在Sub6GHz和毫米波频段单载波分别带宽为100MHz和400MHz，最多可以16个载波聚合，支持100Mbps的宽带物联网，适应超清视频监控信号和基于激光精密3D测量的机器视觉数据传送的要求。

其次是大连接物联网（mIoT），5G新增空口带宽切片功能，将100MHz载波分割可同时支持并发的多个物联网信道，容量高达每平方千米100万连接，大连接物联网特别适合支持智慧城市和车联网的应用。mIoT可支持非固定物联网终端，mIoT还可与eMBB（增强移动宽带）和URLLC（超可靠低时延）类应用同频组网。

第三，支持物联网节点间接力。移动通信基站通常使用光纤作为回传链路连接到核心网，但在部署光纤困难或安装光纤成本过高的环境下，需要使用无线作为回传链路，将回传与用户同时接入基站天线，即无须设置单独天线用于回传，比单建一个回传专用无线系统经济上更具优势，这称为接入回传一体化（IAB），甚至接入与回传可使用同一载频。IAB技术可以用到物联网节点间，相对常规5G基站，IAB节点是IoT终端，但相对于与之相连的另一个IAB节点和IoT终端，它又相当于是基站，IAB还具有拓扑自适应能力，IAB节点起到接入中继的作用，实现物联网节点间的数据接力传输。具有IAB能力的物联网可用到车联网，还可用到电力网、油气管网、自来水管网和地质灾害监控网等传感器的联网。

第四，融入人工智能能力的物联网，即AI+IoT=AIoT（智联网）。一方面，因5G高带宽和低时延，使得IoT终端可直接上云，并获得云上AI能力的支持，相当于云上AI能力下沉到IoT终端，也可称为云终端。另一方面，AI芯片和AI轻型操作系统直接嵌入IoT模块，组成AIoT终端，相当于边缘计算能力迁移到终端。例如，高清摄像头、机器人、无人机等物联网节点加入AI处理能力，赋予拟人的注意力，可实现快速反应。AIoT终端还可嵌入区块链能力，保障物联网设备接入认证、数据加密及设备控制授权安全，解决基于物联网数据的确权和数据资产化的问题。

5G扩展了物联网的应用场景，也带来了新的挑战，例如大连接物联网的认证问题，逐个认证将耗时太长，群组认证也要避免信令风暴。处于同一个基站一平方千米范围内的上百万个物联网连接，各节点所传输的数据并非等同重要，需要引入优先权管理，以确保重要数据以时延敏感方式传输。IAB技术在物联网的应用涉及身份未知的物联网终端间的信任连接难题，还可能需要多节点的数据联合加密。智联网需要科学合理划分端边云功能，实现端边云协同计算。

现在，5G物联网国际标准，特别是车联网标准还在版本推进中，5G的物联网技术仍在不断完善，5G的物联网应用还有待进一步开拓，5G+AIoT展现更广阔的创新空间。

中国工程院院士