5G在智慧城市中的作用

重新改造了一座中世纪的围墙城市——智慧城市必须是独立的，或者至少能够在必要时通过独立来应对威胁。原因包括日益严重的天气、电网忽视和网络攻击，使国家电网的可信度降低。除了智能独立之外，城市还必须拥有独立的或理想情况下本地化的食物和水源。

5G在智慧城市中的作用

考虑一下 5G，它被承诺为必不可少且随处可用。目前，千兆赫级别的版本正在许多主要国家推出，但由于成本和兴趣有限，10 倍的速度仅在部分城市可用。这对 6G 来说是个坏兆头，它可能同样从一个频率开始，然后发展到另一个 10 倍的速度——比如，最终达到 1 太赫兹（远红外线）。承诺无处不在，但先进的 5G 仅数百米范围内具有挑战性，而仅 100 米范围内的 6G 则更具挑战性。

自 2016 年以来，每年有超过 100 万个小型蜂窝用于企业用途。尽管如此，与通过有线连接实现的连接数量相比，蜂窝无线网络仍有很大的发展空间。以工业 4.0 为例：大多数连接是通过以太网实现的（46%），而工业物联网中的无线网络仅占连接的 6%。

瓶颈之一是柔性制造系统仍未普及。其他挑战包括设备组件和性能验证缺乏功能支持。无论如何，5G 的发展正在推动行业对无线网络的需求。

另一个例子是智慧城市的 5G。随着 LTE-M 和 NB-IoT 标准嵌入 5G 运营以及 2022 年 3GPP 第 17 版更好地支持低功耗和物联网应用，我们可以期待在智能公用事业和计量等各种智慧城市应用中看到 5G 的更多优势、交通管理、公共交通、电动汽车、自动驾驶汽车 (AV) 和智能建筑。

5G 将更好地支持低功耗和物联网应用，在各种智慧城市应用中发挥优势，包括智能公用事业和计量、交通管理、智能建筑、公共交通以及电动和自动驾驶汽车。

成本是另一个问题。例如，道路上的钢制龙门架可能比它支持的交通监视器和标牌成本更高。同样，对 6G 至关重要的可重新编程智能表面必须部署在城市建筑和室内墙壁上。安装也可能是这些成本的大部分。

但IDTechEx认为，5G/6G通信给医疗、教育、安防、安全、娱乐带来的好处是巨大的，所以最终会胜出。事实上，6G可以通过结合自由空间光学、光纤和包含超材料的超表面来广泛部署。

超材料将成为需要传感器无处不在的智慧城市的关键推动力。这些智能材料使用重复模式来实现自然界中不存在的功能，例如太阳能电池板无需移动部件或传感器就可以跟随太阳，这些部件或传感器更好、更实惠，并且适合更尴尬的地方。有些只是有图案的塑料薄膜。

然后，它甚至可能扭转由于海平面上升而导致我们更多人生活在城市和整个国家的无法控制的趋势。

5G/6G 通信、智能材料和传感器以及电气化将成为智慧城市的关键推动力。

自动驾驶汽车

最理想的自动化水平涉及 AV。是的，城市车辆将是电池电动的、自动的，更值得注意的是，作为多功能机器人穿梭车。这几乎不会导致拥堵、污染或事故。然而，它们至少要到 2030 年才能以真正的“5 级”自主权广泛部署。成本、可接受性、可靠性以及其他问题，例如必要的立法和保险，是阻碍这一进程的问题。

大多数支持者目前使用激光雷达，这需要不断重新映射交通规则和堵塞的频繁变化。由于市场领导者无法足够快地建立电池电动汽车工厂，以及负债 1000 亿美元的传统汽车制造商可能破产，这将导致进一步的延迟。

如果不进一步评论用于车辆的 6G，就无法讨论连接性。为什么电信运营商不再谈论 2030 年可用的 6G 通信对 AV 至关重要？这是投资的主要理由。特斯拉给出了答案，认为道路车辆需要在任何地方行驶，出于安全原因，它们不应依赖电信基础设施正常运行且没有网络攻击。

IDTechEx 首席执行官 Raghu Das 说：“只要不是关键任务，就可以更好地连接到世界上所有的车辆——陆地、水和空中——是非常可取的。” “自治土地、水和空气需要独立，最好不依赖地图，这就是特斯拉不使用激光雷达的原因。有争议的是，特斯拉甚至打算在没有雷达的情况下工作，时间会证明这是否成功。所有这些简化的第二个好处是降低成本，只要大型处理器可以负担得起。那是一个可能。”

当然，激光雷达和雷达系统是当今汽车自动驾驶成本的主要部分。

这些挑战与拟议的电池电动空中出租车相似。IDTechEx 计算，城市中的无人机对空中交通管制和财务可行性造成很大问题，但带有机翼和垂直起降的版本更安全，有机会以更低的成本走得更远。

机器人出租车只是自动驾驶汽车，在可接受且可行的情况下，将取代城市禁止使用的私家车，以减少拥堵、污染和停车。这是一个渐进的变化，但更重要的是智能班车的颠覆性变化。它们是对称的——所以没有掉头——这意味着它们可能被允许上路，穿过广场，进入购物中心，宽大的推拉门可以迅速接受坐轮椅的人。

最受欢迎的设计最多可容纳 20-25 人，因为他们有站立空间。它们极好地满足了城市当局对包容性和通达性的需求，即使在传统巴士不可行的情况下也是如此。没有司机挡路，全方位的窗户将防止幽闭恐惧症并取悦游客。

例如，这些智能穿梭车设计可以在校车运行时切换为黄色，并兼作包裹、送货、快餐和多功能车等。其中一些服务可能是免费的——再次具有包容性。丰田电子调色板机器人在其 Woven City 中穿梭，这是日本目前正在建设的第一个智能城市，实现了这些目标。支持这种设计，小型四人座将被淘汰。

顺便说一句，丰田和其他公司正在为他们的智慧城市探索氢经济，仅仅确保这是安全的，对传感器和信息技术来说是一个巨大的挑战。IDTechEx 认为，纯电动的智慧城市是未来，主要是因为太阳能无处不在的效率和超低成本。您已经可以购买太阳能外墙、围栏、车道、道路家具、汽车、船只和屋顶，但市场上的一个主要差距是能源存储和信息技术以及用于协调此类分布式能源的传感器。

随处可见的太阳能和传感器强调了智能材料和材料信息学是现在成功的智能城市的关键。

传感器是自动化系统的基本组成部分，它需要检测变化的参数并做出相应的响应——换句话说，机器学习算法需要输入数据来学习和做出反应。因此，智慧城市将需要大量分布广泛的无线连接传感器，可能会利用 6G。示例包括用于空气质量监测的气体传感器、用于监测水质的化学和生物传感器、用于监测行人和交通流量的摄像头和激光雷达，以及用于对隧道和桥梁进行预测性维护的振动传感器。

当连接失败时，车辆会失败吗？我们希望不会，但这让我们回到了 6G 通信的全部内容。6G 通信的承诺围绕着 1 厘米的定位精度、惊人的数据传输量和速度以及提供不仅仅是更好的智能手机的传感器。它现在正在建设到最大程度的过度承诺，但到 2022 年频率将仍未确定，因此需要谨慎。

审核编辑：汤梓红