5G是第五代移动通信技术，也是第一代专门针对各种垂直物联网用例设计的移动通信技术。这些新的用例对通信技术提出了更高的要求，包括千兆比特数据传输速率、毫秒级延迟、超高网络可靠性和大规模连接密度。
图1:44个5G物联网用例及其成熟水平和市场潜力
近日，物联网市场调研机构IoT Analytics调研了44种不同的5G物联网用例，预计到2025年，这些用例将覆盖7600万个5G节点。
本文重点介绍了7种最有市场前景的5G物联网用例，如下所示：
5G物联网用例#1：车辆远程信息处理
图2:OEM车辆远程信息处理架构示例(图片来源:FIPA)
汽车运输业(A&T)有望成为5G物联网应用中的第一大行业。作为物联网最成熟的应用领域之一，已经有数百万辆智能网联汽车正在使用诸如车辆诊断、位置追踪和UBI保险(基于用户使用定价的保险)之类的车辆远程信息技术。这些应用主要依靠从车辆上收集小容量且非实时的数据，目前数据的传输大多基于传统的蜂窝(2G/3G/4G)网络，这些技术的性能满足了它们当前的通信需求。
5G的问世则提供了更多的可能性，相关企业可以实时收集更多关于汽车健康状况、性能和司机行为的细颗粒度数据，并提供更复杂的服务(例如汽车OEM和汽车经销商的服务)和新的定价计划(例如保险公司的服务)。
尽管LTE仍将可能作为这些应用的主要连接技术，但在不久的将来(尤其未来几年世界许多地区将陆续关闭2G和3G网络)，IoT Analytics预计许多汽车远程信息处理技术将同时支持4G和5G连接。在运营商持续推进网络部署的同时，企业可以充分利用5G增强的能力，以确保其解决方案在未来不会过时。
示例：
三星在2018 CES上发布了“业界首个5G汽车解决方案”，也被称作TCU远程控制系统。TCU是三星与哈曼联手开发的技术，三星在2016年年底收购了哈曼国际。全新的TCU运行宗旨是在未来10年里，汽车将不再是独立的个体，而是一个更大、更广泛交通系统的组成部分。在支持蜂窝网络连接的C-V2X技术支持下，三星与哈曼的5G解决方案可以让汽车能够直接与交通信号灯、外部交通管理系统和其它车辆进行通信。换句话说，TCU可以作为单独汽车与大型交通网络的连接点。三星表示，全新一代的TCU兼容现有的4G CAT16网络，未来该平台还可以直接升级到更高带宽的5G网络中。
5G物联网用例#2：车载信息娱乐
图3：日产对其基于5G和AR的网联汽车技术进行了现场测试
车载信息娱乐是另一个相对成熟的应用领域，同样有望从5G连接中获益良多。这个用例涉及到向司机和乘客提供信息和娱乐服务，比如最新的交通状况或天气预报，以及高清视频和音乐流媒体。
与LTE相比，5G网络提供了增强这些应用和支持新应用的能力，比如车载零售和营销，甚至是基于AR/ VR的导航系统和娱乐服务。
虽然在未来几年，5G车载信息娱乐将主要通过固定连接(例如使用5G智能手机连接汽车)来实现，然而智能网联汽车4G/5G双模解决方案的出现将为更复杂的车载信息娱乐应用铺平道路。
示例：
今年3月，日产汽车公司与日本移动运营商NTT DOCOMO展开合作，在5G环境下测试了日产最新发布的“无形可视化(Invisible-to-Visible, I2V)”技术。“无形可视化”技术将虚拟与现实世界融为一体，通过将车辆内外部传感器与云端数据相结合，为驾驶者呈现出“见所未见”的景象，如观察到道路远端、周边建筑物后方或是转弯处的交通情况。该技术能够让驾驶者与乘客连接到虚拟实境(Metaverse)，还可以在虚拟世界中与虚拟人像进行互动。届时，家人、朋友或其他人物将以三维、增强现实的虚拟技术出现在车内，为驾乘者提供陪伴或辅助。
5G物联网用例#3:智能电网
图4：智能电网及其通信网络示例(图片来源:ABB，德国电信)
在能源和公用事业领域，5G技术增强的能力特别适合智能电网的实时管理和自动化操作。这些解决方案旨在通过快速检测和响应电网故障来优化运行和维护，同时满足电网日益严格的要求——例如可再生能源进入电网，分布式能源的集成(DER)，更严格的法规和不断变化的网络安全威胁。
特别是由于这些DER“微电网”能源的生产具有高度可变性，将它们与电力网络集成是一项相当具有挑战性的工作。为了避免过载并确保系统的可靠性，还需要在所有微电网元件之间广泛地发送消息信号，因为会对通信延迟和网络可靠性有严格的要求，如今只有通过有线通信技术才能完全满足这些要求。事实上，目前大多数公共事业公司都已经安装了电网监控系统，通常是基于电力线(PLC)、光纤或铜线的有线通信网络，而无线通信则仅限于任务不那么关键的应用。
然而，随着公用事业运营商越来越多的使用新的传感器和控制系统实现电网升级及自动化控制，并将整合可再生能源和电动汽车充电站，预计5G将在很大程度上被采用，因为与有线替代方案相比，它在部署上具有更高的灵活性和更低的成本，同时保证了类似的性能水平。
示例：
诺基亚、ABB和Cargotec公司旗下的Kalmar已经成功进行了工业试验，利用5G的低延迟功能来支持对时间要求严格的应用，并提高智能电网和港口自动化的保护和效率。在首次试验中，诺基亚和ABB展示了超可靠低延迟通信技术如何能够应用于中压配电网中保护应用，特别重要的是为保持配电网运行、保障人员安全和避免设备损坏对严重故障进行了立即清除。该试验已经确认，5G超可靠低延迟通信满足保护应用程序设置的延迟要求。
5G物联网用例#4:移动和协作机器人
图5：2019年博世力士乐在汉诺威展会上的5G AGV演示(图片来源:NextRobotics)
在工业领域，人们普遍认为5G技术非常适用于各种工业机器人，从静态协作机器人到完全移动的机器人，如自主导航车辆AGV。这些机器人拥有许多态势感知传感器，随着技术的不断进步，它们变得越来越智能，能够自主完成各种任务，比如搬运货物或进行维修。然而，这些机器人需要处理越来越多的数据，为它们提供足够的处理能力可能是非常具有挑战性和昂贵的，尤其是对较小的机器人。
5G可以帮助解决这些问题，由于其低延迟和高可靠性，5G将使部分处理交由边缘或基于云的服务器，从而将机器人的硬件复杂性和成本降到最低。
示例：
去年，奥迪与爱立信宣布达成合作，以将5G通讯技术运用在奥迪汽车的生产内，打造智能工厂，进一步的提升产能。第一阶段的合作将从搭载汽车胶合技术的无线生产机器人开始，测试最关键的延迟技术在汽车制程的运用;另一方面，奥迪 Gaimersheim生产技术实验室也将配合此计划，开始打造模拟工厂产线环境，加上爱立信的5G技术支持，之后也会陆续在奥迪全球产线进行测试，期望最终能达到大幅提高产能并开拓全新商机之效。
5G物联网用例#5:视频监控
图6：三星和KDDI在东京大田羽田机场国际航站楼安装的5G视频监控系统(图片来源:三星)
视频监控和分析是另一个有望在5G网络下蓬勃发展的应用。由于近年来对公共安全的威胁日益增加，世界上许多政府和市政当局都在积极投资公共监控和安全系统，预计未来这一趋势将会进一步加速。
如今，大多数公共视频监控系统仍然依赖有线连接，但无线通信(如Wi-Fi或蜂窝网络)技术部署更简便、速度更快，而且与有线网络相比成本通常更低，因而越来越受欢迎。
在静态闭路电视系统中，Wi-Fi是首选方案，而蜂窝连接特别是LTE，则更适用于临时安装的静态视频监控(例如建筑工地、音乐会、节日、选举集会等公共活动)和移动视频监控中(例如，在警车、公共交通、无人机或执法人员随身携带的摄像头)。
虽然LTE网络为远程访问现场高清视频提供了良好的性能保证，但5G的应用将为更复杂的实时视频内容分析和大量相机的部署提供所需的性能提升。
示例：
今年初，三星电子与日本电信运营商KDDI宣布双方已使用28GHz频谱在日本东京一个火车月台完成了4K UHD(超高清)监控视频传输测试。此次试验展示了5G如何被用于提升火车乘客的安全。两家公司表示，通过实时收集和分析4K UHD视频，将为负责监控录像的工作人员的减轻部分负担。同时，这还能帮助他们提前发现危险，提高整体安全。在演示中，从巡检的4K安全摄像头和安全机器人收集的视频文件，通过支持5G技术的平板电脑进行发送。这些视频文件将被发送至基站，并在监控室的显示屏和VR眼镜上进行显示。通过收集和分析在服务器上收到的4K文件，在车站发现任何可疑人物或物体将成为可能。
5G物联网用例#6& #7：协同智能驾驶
图7：启用5G的交通安全服务(图片来源:SK电讯)
从中长期来看，5G预计对汽车运输业的最大影响是，能在汽车和其他道路用户之间共享实时的交通和道路状况信息。这些新的协同驾驶和协助驾驶服务同时适用于单个车辆和公共交通运输(由表1中两个不同的气泡来表示，分别代表单个车辆的协同移动和智慧城市交通)。这需要通过在车辆和其它道路使用者(如行人、骑自行车的人等)身上安装5G通信设备以建立一个基于5G的V2X(Vehicle-to-Everything)基础设施。
这种智能交通系统通过分析路边基础设施和道路车辆收集的实时交通数据，进而及时警告司机前方的危险道路状况、交通阻塞和即将到来的安全隐情，提高道路安全和交通效率。目前，基于蜂窝的V2X通信是3GPPRel-14和15的内容，而基于5G的V2X将作为3GPPRel-16的一部分内容推出，并于2020年正式发布。
示例：
今年年初，韩国运营商SK电讯和首尔市政府开始测试一个名为“合作智能交通系统”(C-ITS)的项目，旨在到2020年年底建设先进的交通基础设施和通信技术。SK电讯将在首尔的主要道路安装5G传感器，并为公共汽车和出租车提供5G电信终端设备。SK电讯还将建立一个控制中心，以收集数据并提供与安全相关的信息。配备5G设备的公共汽车和出租车将与车站和交通信号灯通信以收集数据。如果发现任何危险因素，SK电讯和首尔市政府将分析数据并向公交车和出租车发送通知。该信息还通过SK电讯的T Map导航应用提供给普通汽车，以降低事故风险。
