第1章 5G物联网端管云协同概述

未来由网络构成的数字世界将占据我们生活的很大一部分，“万物互联”的美好愿景也将不再是梦想，物联网（Internet of Things,IoT）技术正在持续地改善我们的生活方式。物联网是一个基于广义计算机网络等信息载体，让所有能被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网概念的正式定义源于2005年国际电信联盟（International Telecommunication Union,ITU）发布的《ITU互联网报告2005：物联网》。在这张万物互联的庞大网络上，所有智能设备可以在任何时间、任何地点与人或对等的智能设备进行连接、管理及数据交互。物联网技术的诞生和发展，极大地扩展了人类的感知范围，提供了除人与人外，人与物、物与物之间的全新信息交互方式。

中国作为人口大国，其物联网市场的发展具有广阔的空间，根据国际数据公司（International Data Corporation,IDC）在2021年关于中国物联网连接规模的预测，到2025年，预计有超过100亿台机器对机器（Machine to Machine,M2M）和消费电子设备，将通过 Wi-Fi 和蓝牙（Bluetooth）等短距离和基于蜂窝技术的广域网（Wide Area Network,WAN）长距离无线电技术进行通信[1]。

低功耗广域网（Low Power Wide Area Network,LPWAN）技术是物联网应用的新兴传输网络技术之一，具有广泛的覆盖范围、长电池寿命和低数据速率等特点[2]。值得注意的是，作为LPWAN技术的代表，窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）占据了物联网市场非常大的应用比例。2016年， NB-IoT的主要标准冻结，主流运营商开始对其大规模推广应用。2017年，工业和信息化部（以下简称工信部）发布《关于全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知》，提出建设广覆盖、大连接、低功耗移动物联网（NB-IoT）基础设施，发展基于NB-IoT技术的应用。2020年5月，工信部办公厅发布《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》，在该通知的网络建设工作建议中，明确提出“按需新增建设NB-IoT基站”。

NB-IoT技术虽然始于后4G时期，但是在2020年7月，国际电信联盟正式接纳 NB-IoT 成为5G 大规模机器类型通信（massive Machine Type Communication,mMTC）的低功耗解决方案。为了更好地支持增强型移动宽带（enhanced Mobile Broadband,eMBB）和超可靠低时延通信（ultra-Reliable and Low Latency Communication,uRLLC）场景，5G同时引入了新空口（New Radio, NR）技术。5G 无线网络将支持容量千倍的增长，连接至少1 000亿台设备，以及10 Gbit/s的个人用户体验，极低的时延和响应时间。2020年，5G网络部署陆续在全球范围开展。

本章介绍的是5G物联网端管云协同设计理念，围绕低功耗广域网和5G NR网络的起源与发展展开，进而介绍5G NB-IoT和5G NR的关键技术和行业应用，最后引入5G物联网端管云的协同设计理念。