第四代和第五代蜂窝连接的到来，再加上新的低功耗、广域标准，如 LTE-M、NB-IoT 和 5G，使您能够在 21 世纪的工厂中轻松连接大多数机械和其他资产。此外，专用网络可实现蜂窝连接的安全性、隐私性和可靠性。
根据 Ericsson 发布的研究报告“Rise of the Smarter, Swifter, Safer Production Employee”（更智能、更敏捷、更安全的生产员工的崛起），大多数制造企业预计在 10 年内至少实现 80% 的自动化，许多企业希望在未来 5 年内看到 ICT 辅助式工具的使用至少增加两倍。
虽然有线连接，尤其是高时效网络 (TSN)，为时间关键型数据提供了最佳的高优先级路径，但无线通信作为连接工厂中许多设备、机器和其他资产的最快方式而更受青睐。
自 1991 年第二代蜂窝网络 GSM 问世以来，各行各业一直采用该网络来连接机器，监控系统、报警器和其他系统。GSM 的特点是基于 GPRS/EDGE 和 SMS 的基本数据传输。
十年后，第三代 (3G) 实现了更快的数据传输、更宽的频谱和全球标准。一个新的工业标准机构，第三代合作伙伴计划 (3GPP) 的诞生，为其成员提供了一个稳定的环境，以产生定义 3GPP 技术的报告和规范。如今，3GPP 保留着最初的名称，定义了每一代蜂窝网络的规范。
蜂窝服务提供商 (CSP) 正在淘汰 2G 和 3G 蜂窝网络
在过去 30 年里，已经安装了数十万台使用 2G 网络的机器对机器 (M2M) 设备。这些设备包括执行器、环境传感器、水电表、报警系统和其他使用 SMS 及 GPRS/EDGE 进行通信的传感器。
投资物联网 4G 和 5G 连接的一个原因是，运营商正在关闭全球范围内的传统 2G 和 3G 网络。虽然现有设备暂时可以继续在这些传统网络上运行，但支持将逐步停止，运营商不再激活新的 2G 设备。现有的连接现在靠借来的时间生存。
与 2G 一样，许多运营商都急于淘汰较旧的 3G 网络，以重新利用这些频谱来支持 4G LTE 和 5G。新设备需要更快的速度，而 3G 的最高速度约为 3 Mbps。除速度更快外，4G LTE 也更高效，允许更多设备共享信道，并采用大量物联网技术，如 LTE Cat-M 和 NB-IoT。
根据 GSMA Intelligence 的数据，除了截至 2020 年已经关闭的 43 个网络之外，随着运营商渴望优化运营和成本，并回收频谱供 4G 和 5G 使用，在 2021 年至 2025 年期间至少还有 64 个网络将被关闭。
4G LTE 优势与 LTE-M 和 NB-IoT
第四代蜂窝网络（长期演进或 4G）的到来，标志着蜂窝无线在工业应用中的巨大飞跃。新的无线电不仅首次设计用于处理大规模物联网 (IoT) 连接，而且随着新版本的推出，新的低功耗标准允许新的应用和更小的设备。
两种物联网标准在 4G 和 5G 网络上运行：机器的长期演进 (LTE-M) 和窄带物联网 (NB-IoT)，在蜂窝网络上提供新的低功耗、广域连接。这些网络允许部署大规模物联网应用，特别是工业和农业应用。多年来，LTE-M 在美国非常受欢迎，而 NB-IoT 则是亚洲和欧洲的首选标准。
对于大多数要求低功耗以及蜂窝网络的安全性和可用性的大规模物联网应用而言，NB-IoT 和 LTE-M 是首选解决方案。虽然两者都支持连接数以千计的大规模物联网部署，但也存在一些区别：NB-IoT 需要更少的电力和更小的调制解调器，使其成为使用电池运行的小型设备的理想选择，但它（尚）不支持短信或语音。LTE-M 需要更大的功率，但它支持短信和有限的语音通信。
从蜂窝服务提供商的角度和盈利能力来看，LTE-M 允许他们通过软件更新来支持现有 4G 网络上的服务，而 NB-IoT 需要额外的硬件。
随着 5G 网络的到来，LTE-M 和 NB-IoT 都是规范的一部分，因此受到直接支持。此外，对于需要更多带宽但不需要整个网络能力的物联网应用，还有 5G NR-REDCAP 在 sub-GHz 频谱上提供与 LTE 类似的性能。
随着嵌入式 SIM (eSIM) 的出现，Infineon、STMicroelectronics 和 Sony Semiconductors 等一些公司，正在提供更小的芯片组用于蜂窝连接。
新无线电、5G Advanced 和 5G Redcap
我们仍然需要在任何地方获得 5G 的完整规格。全球大多数 5G 网络使用 3GPP 第 15 版，这是非独立版本。这意味着这些网络需要现有 4G LTE 基础设施的支持。
独立 5G（3GPP 第 16 版及以上版本），允许大规模物联网连接，而仅使用执行必要数据交换所需的电力。物联网设备可以动态连接，并相应地调整其功率输出。
此外，对于机器人和远程操作等关键物联网应用，5G 网络可提供所需的可靠性、超低延迟和更低的功耗。
5G 新无线电功能（如 NR-REDCAP）的推出，以更低的功耗在更多频率上提供 4G 速度，这将使 5G 成为许多需要更高安全性和强大连接性的用户的合适选择。此外，更小巧、更便宜的新型芯片组和 iSIM 也有助于降低 BOM 成本和功耗。
据 Ericsson 称，“3GPP 第 17 版致力于支持低容量 NR 设备，这是进一步拓展 5G NR 潜在市场的重要一步。这使得低容量设备能够在任何 NR 频带中运行。”
虽然 5G 仍在开发中，但 6G 很快就会到来
以下蜂窝无线连接标准的研究和开发正在进行中。
不同的公司和研究机构正在致力于 3GPP 的研究，以定义和测试即将到来的网络演进 6G 的可行性。他们希望 6G 能够为最终用户提供 1 到 100 Gbps 的速度，以及 100-1,000 个同时依赖调制波束的多 MIMO 能力，有效地提供每秒数十 TB 的速度。
除提供精确到几分之一英寸的定位外，作为对 GPS 的补充，6G 成像技术将可识别任何人或移动物体。这种智能、沉浸式基础设施可以支持低延迟虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR) 和无缝远程呈现。
专用无线网络的兴起
有线和无线专用网络已经存在很多年了。许多行业一直在使用有线以太网和 Wi-Fi 组合来连接机器、传感器、网关和其他资产。
虽然蜂窝网络提供新的安全性和可用性层，但一些行业需要内部连接，并有可能在本地确保数据和运营安全。LTE 和 5G 提供为特定地点和应用部署专用蜂窝网络的选项。
一些专用网络只是在现有公共基础设施上运行的虚拟部分。这些网络由蜂窝服务提供商运营，为其工业客户分配一部分频谱或一些蜂窝。
如今，一些蜂窝基础设施提供商也在 CSP 域之外提供专用网络。思科、三星、华为、诺基亚和爱立信等公司现在正直接向大型工业客户提供解决方案。
“如果可以从监管机构获得频谱，工业界也可以使用自己的企业频谱部署专用网络，”Ookla 企业首席行业分析师 Sylwia Kechiche 说道，“或者可以从运营商那里租赁。因此，企业可采用多种不同的方式，这取决于他们想要什么样的控制级别，他们是否想要这些虚拟专用网络。”
Juniper Research 认为诺基亚和爱立信是专用蜂窝业务的领导者。据该公司称，“我们的研究发现，传统的蜂窝网络运营商在部署专用网络功能方面往往落后，这使得其他提供商能够加入竞争。这方面最成功的玩家是拥有设备渠道的网络供应商，他们可以利用这些渠道进入市场。5G 的灵活特性使许多非传统运营商能够提供专用蜂窝服务，特别是在监管允许未经许可使用 5G 频谱的情况下。”
CSP（通信服务提供商）虽然具备技术能力，但他们仍然需要培训销售人员来满足工业客户的需求。他们的销售人员许多接近退休，习惯于推广更多的传统服务，如语音和数据。
EY 全球电信领导者 Tom Loozen 告诉 IoT Times，蜂窝运营商必须加倍努力提供专用网络解决方案。否则，他认为其他更积极进取的系统集成商将继续蚕食他们的市场份额。
