4G模块在物联网应用中的重要性

　　今天的4G网络主要是为了容纳和增强移动数据服务，而不是物联网。基于IP的基础架构的体系结构的转变，增强了不同设备上的应用程序(如移动视频)的高速数据传输。4G技术相比于3G和2G可以说是提供了“更粗的管道”，并有助于优化高带宽服务的客户体验。然而，4G技术的特殊性质意味着高带宽的优势可能不一定优化物联网环境，也不一定能够以相同的方式扩展以容纳数十亿设备。其原因在于4G通信的特定性质 - 如何管理设备以及如何传输数据。

　　一些物联网设备消化不了这么高的带宽

　　对于4G网络，数据传输伴随着建立无线电链路的控制分组的交换。此链接管理设备的安全性和移动性方面等。当数据传输很大时，就像它们用于视频文件一样，用于控制数据开销的内容数据的比例非常高，这意味着所得到的连接非常有效。

　　然而，在物联网环境中，这种方法面临两个主要挑战。首先，许多物联网应用中的预期传输非常低。每次传输可能只有几百字节的数据。然而，但设备是海量的。智能电表就是一个很好的例子。在这些情况下，对“包装”数据有用的总体比例变得相反。当这个数字在构成物联网的数十亿连接设备中成倍增加时，我们谈论的是创建了数TB的包装数据。

　　5G提供了一个解决方案

　　事实上，运营商需要在5G网络中使用更高效的协议，以限制包装数据的急剧预期增长并有效地处理它。这些废物数据的数量本身就很重要，有可能对有用信息的传输产生负面影响。这不仅包括如前所述的内容数据，还包括电源管理数据(以保持设备高效运行)，安全性或移动性管理数据。当整合传输的大小和物联网所需的大规模时，您很快意识到4G网络将陷入困境而没有显着的增强。

　　随着运营商迁移到5G，必须解决一些网络设计挑战，以满足物联网的需求。有三个特定领域，5G可以克服4G的低效率，以实现基础广泛的低数据物联网传输。这可以通过提出三个关键问题来解决。

　　想要通过物联网达到什么目的?

　　在4G环境中，假设并考虑移动性管理的要求 - 即使某些物联网应用不一定需要它。例如，传感器连接到建筑物墙壁或工厂车间，以监控脚步，作为楼宇自动化解决方案的一部分。在大多数情况下，这些是固定点，不需要更宽的移动性。这意味着运营商可以在限制移动性管理数据传输方面实现显着节省 - 相同的数据可能会阻塞4G基础设施。

　　如何实现低功耗?

　　现有的移动宽带网络不适用于需要10年电池寿命的设备。网络协议要求可能会影响某些连接设备的长期电池寿命目标。其中一些可以在某些应用中得到缓解，其中时间敏感性不是问题。例如，来自低功率，长电池寿命型传感器的延迟容忍数据可以在设备上累积并定期传输，所需的个人连接更少。这提高了传输效率并保留了一些电池寿命。但是，这只能在某些应用中实现，并且实际上仅适用于保持电池寿命比整体连接速度或延迟更高优先级的应用。

　　真正需要哪些安全?

　　某些设备连接需要比其他连接更高级别的安全性。医院中的医疗设备网络必须非常安全，因为它可能传输敏感和私人的患者健康数据。相比之下，智能城市中的温度传感器网络需要较低的安全性，因为温度数据既不是机密数据也不是专有数据 - 它仅仅是有用的。因此，从标准的角度来看，网络需要适应各种安全协议，从非常高(在医疗，财务或敏感企业数据的情况下)到低安全性(在温度或天气数据的情况下)随着安全级别的提高，不会产生延迟，可靠性或速度问题。安全级别应该适合于设备和应用程序，并且网络应该允许广泛的安全级别。再次，4G网络的设计考虑了移动宽带(因此应用于网络而不是设备的安全性更加一致)，对于许多物联网用例而言，这可能根本不是一个合适的设计。应在设备和服务级别而不是网络级别确定安全性。

　　4G设计用于人性化运营，但物联网连接设备的IHS项目在2019年可能接近300亿 - 其中近20亿设备在3G和4G网络上运行。虽然物联网设备单独可能具有相当低的数据速率要求，但它们对我们今天几乎无法想象的数据量的快速增加。这些驱动标准研究必须成为一项挑战。