無線蜂窩物聯(lián)網(wǎng)

趙波 許朝蕾

【摘?要】隨著無線通訊發(fā)展速度，全球無線通訊，發(fā)展得如火如荼，人們對于行動(dòng)通訊、影音傳輸或終端應(yīng)用的需求日與俱增，所到之處網(wǎng)絡(luò)無所不在，因此即便4G還再持續(xù)擴(kuò)展布建時(shí)， 5G的時(shí)代已經(jīng)到來，無線蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已成為必然趨勢。

【關(guān)鍵詞】5G;物聯(lián)網(wǎng)

Wireless cellular internet of things

Zhao Bo，Xu Zhao-lei

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， Ltd?Xi'an?Shanxi?710000）

【Abstract】With the rapid development of wireless communication， global wireless communication has been in full swing. People's demand for mobile communication， audio and video transmission or terminal applications has increased day by day. The network is everywhere， so even if 4G continues to expand， The era of 5G has arrived， and the development of wireless cellular Internet of Things has become an inevitable trend.

【Key words】5G;Internet of Things

1. 引言

現(xiàn)如今移動(dòng)通信正在從人和人的連接，向人與物以及物與物的連接邁進(jìn)，萬物互聯(lián)是必然趨勢。然而當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)在物與物連接上能力不足。事實(shí)上，相比藍(lán)牙、 ZigBee等短距離通信技術(shù)，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備廣覆蓋、可移動(dòng)以及大連接數(shù)等特性，能夠帶來更加豐富的應(yīng)用場景，理應(yīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的主要連接技術(shù)。作為LTE的演進(jìn)型技術(shù)，4.5G除了具有高達(dá)

1Gbps的峰值速率，還意味著基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的更多連接數(shù)，支持海量M2M連接以及更低

時(shí)延，將助推高清視頻、 VOLTE以及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用快速普及。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)正在開啟一個(gè)前所未有的廣闊市場。對于電信運(yùn)營商而言，車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將產(chǎn)生海量連接遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人與人之間的通信需求。

2. 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)概述及發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，這有兩層意思：其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)：其二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信，也就是物物相息。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算等通信感知技術(shù)，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，也因此被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。所謂蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，就是蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的發(fā)展產(chǎn)物，為物與物之間的通信提供更好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，支持更多聯(lián)接，以及更低的終端功耗，從而滿足行業(yè)，公共，個(gè)人，家庭等領(lǐng)域的應(yīng)用，例如水電燃?xì)獾某?，市政的路燈和垃圾管理，畜牧養(yǎng)殖灌溉，以及環(huán)境監(jiān)測等等（見圖1）。

3. 無線蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的發(fā)展，3GPP、EISI等國際標(biāo)準(zhǔn)組織加快通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定和前沿技術(shù)研究，滿足運(yùn)營商的商用需求。基于蜂窩絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究按照應(yīng)用場景，可以劃分為兩大類。一類為滿足低速、大連接、廣覆蓋要求的窄帶蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及增強(qiáng)方案;另一類為滿足高速、低時(shí)延、大連接、廣覆蓋要求的寬帶蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及增強(qiáng)方案。第一類窄帶技術(shù)方案，針對速率為100～200bit/s的M2M業(yè)務(wù)，滿足大連接和覆蓋能力等特殊要求;第二類寬帶技術(shù)方案，主要是基于3G/4G技術(shù)方案增強(qiáng)功能，在滿足基本速率為1Mbit/s M2M業(yè)務(wù)要求的同時(shí)，滿足M2M連接數(shù)量和覆蓋等特殊要求。

3.1?窄帶M2M關(guān)鍵技術(shù)及解決方案。

3.1.1?窄帶M2M關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。

3.1.1.1?窄帶M2M解決方案主要支持1T1R的M2M終端，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)方面要滿足重用現(xiàn)有核心網(wǎng)架構(gòu)，降低終端能耗;支持短消息業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù);能夠支持終端自動(dòng)小區(qū)選擇/重選的移動(dòng)性功能;能夠復(fù)用Gb接口或S1接口方案。

3.1.1.2?窄帶M2M解決方案，支持的典型部署場景要求如表1：

3.1.1.3?下行鏈路預(yù)算指標(biāo)為：Lmax=Px-（Pd+Rj）+Gj （1）

式中：Lmax為最大耦合損耗（MCL），Px為發(fā)射功率，Pd為等效噪聲功率，Rj為目標(biāo)接受噪音比，Gj為接收機(jī)處理增益。

Pd=Md+Nj+Mg+10lgWx （2）

式中：Md為底噪功率譜密度， Nj為接收機(jī)噪聲系數(shù)， Mg為干擾余量， Wx為下行接受帶寬。

3.1.1.4?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，經(jīng)計(jì)算得出GPRS下行鏈路的最大耦合損耗為149.0dB。為了滿足靜止和低速場景的M2M下行覆蓋指標(biāo)，窄帶M2M解決方案需要滿足下行最大耦合損耗169.0dB的覆蓋要求。上述為最大鏈路損耗的理論計(jì)算值，根據(jù)鏈路級(jí)仿真結(jié)果，最大耦合損耗取值定義為164dB。

上行鏈路預(yù)算指標(biāo)為：Lmax=Ps-（Pd+Rt）+Gj（3）

式中：Ps為上行發(fā)射功率，Rt為目標(biāo)信噪比。

Ps=Md+Nj+Mg+10lgWs （4）

4.3?針對性較強(qiáng)的行業(yè)將得到持續(xù)發(fā)展。

行業(yè)應(yīng)用仍然是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基本方向，在未來新型的經(jīng)濟(jì)形勢下，針對性較強(qiáng)的行業(yè)將得到良好的發(fā)展，例如服務(wù)業(yè)。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展能夠提高服務(wù)行業(yè)等針對性較強(qiáng)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，并且未來眾多企業(yè)都會(huì)將物聯(lián)網(wǎng)效率提高，并通過信息轉(zhuǎn)換等方式切實(shí)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和建設(shè)速度。

5. 結(jié)束語

業(yè)務(wù)需求和技術(shù)發(fā)展驅(qū)動(dòng)著蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷向前演進(jìn)。一方面，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)繼續(xù)向低功耗廣覆蓋技術(shù)演進(jìn);另一方面，向低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)特征的技術(shù)演進(jìn)，如未舌來的LTE-V及5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。多條技術(shù)路線的演進(jìn)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，為未來人類提供更加便捷、高效的生活方式和服務(wù)。玉林聯(lián)通也將乗承開放的姿態(tài)，與各產(chǎn)業(yè)鏈伙伴積極合作，共同開拓物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新空間，在創(chuàng)新中發(fā)展，接共享萬物互聯(lián)的新時(shí)代。本文簡要描述了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、相關(guān)技術(shù)及未來發(fā)展趨勢，望對初識(shí)者有一個(gè)系統(tǒng)簡單的了解。

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