5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（一）

摘要：工业物联网(IIoT)具有特殊的通信需求，包括高可靠性、低延迟、灵活性和安全性。5G移动技术本能地提供了这些功能，使其成为支持工业物联网(IIoT)场景的成功候选。本文的目的是基于这两个领域的初始需求和承诺，识别当前与5G工业物联网相关的研究挑战和解决方案。本文的研究方法遵循以下步骤:调查研究现状，比较结果以确定进一步的挑战，并为每个研究领域的经验教训作出结论。这些领域包括IIoT应用及其需求;移动云端;后端性能调优;网络虚拟化;还有安全，IIoT的区块链，5G的人工智能支持，以及私有校园网络。除了调查当前的挑战和解决方案外，本文还旨在对这些领域(与5g支持的IIoT相关)进行有意义的比较，从而得出当前研究的不足之处。

1.介绍

第五代基于蜂窝的移动通信架构通常被称为5G。它受到各种因素的推动，其中一些纯粹与通信需求有关，比如为人口密集地区提供高速移动接入服务，而另一些与通信无关，比如电池寿命超过10年等等。与流量相关的动机包括对增强的移动宽带(eMBB)、超可靠和低延迟的扩展需求、所谓的关键通信场景(URLLC)和设想的大规模机器类型通信(MMTC)或mIoT、大规模物联网(Internet of Things)的流量需求。

由于5G的出现，蜂窝移动通信进入的一个新领域是工业物联网，特别是在超可靠和低延迟通信需求方面。本文旨在提供一个全面的报告，研究关于5G和相关的新兴方法和技术打算如何支持行业参与者的需求。

注意，本文主要关注核心网内外的底层解决方案，而无线接入网的具体挑战超出了本文的范围。

本文的贡献如下。

? 它汇集了一份关于5G和相关技术的最新调查，这些技术满足了工业利益相关者的需求，包括那些有动机运行私有校园网络的人。

? 它描述了基于特定应用需求需要解决的挑战和研究空白。

? 它提供了一些已经解决的挑战或解决方案示例的概述。

? 该报告将新兴领域纳入展望，如感官互联网、人工智能(AI)解决方案、分布式账本技术等，提出在结合5G能力的情况下，拥有这些技术可以进一步支持实现工业物联网目标。

当前论文超过对IIoT而非IoT到目前为止的最新全面调查，并进入到相关的新兴技术的参与细节:从通过移动计算edge-cloud，以及后端虚拟化、安全以及智能人工智能和私人校园网络服务合同解决与生产有关问题,。其中一些，如后端、其虚拟化或智能服务合约，很少在IIoT领域中进行研究，虽然底层技术和结果对IIoT应用程序有很大的影响。然而，参考文献1《5G物联网》一文的作者对与IoT相关的5G挑战进行了高层次的概述，比如架构本身、可伸缩性、大规模部署、互操作性和密集的HetNets、安全和隐私问题、SDN和NFV问题、设备到设备通信和能效；并在当时列出了相关的研究趋势，所以从这个角度来看，调查报告也是非常值得阅读的。

2.物联网的需求——关键性和规模性

市场参与者对5G的高水平期望并不像3GPP建议那样详细。虽然从各种来源收集了高水平的要求，但这方面最早的标准之一是ITU-R M.2083-0。在描述关键功能在不同使用场景中的重要性时，本标准首先定义了这三种类型的关键通信场景:eMBB、URLLC和MMTC。它们的特点总结在图1中，图1显示了对大规模物联网或MMTC流量的主要要求(i)网络能效和(ii)连接密度;相对应的是，URLLC流量，移动性和延迟。

图1 不同使用场景中关键功能的重要性

（待续）

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原文名称： 5G support for Industrial IoT Applications— Challenges, Solutions, and Research gaps

作者：Pal Varga, Jozsef Peto

原创翻译：区块链研究员（区块链Robin）

英文源自Budapest University，译文有编辑及删减，如有侵权，请联系译者删除。

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编译者/作者：区块链研究员

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