無線蜂窩物聯網

趙波 許朝蕾

【摘?要】隨著無線通訊發展速度，全球無線通訊，發展得如火如荼，人們對于行動通訊、影音傳輸或終端應用的需求日與俱增，所到之處網絡無所不在，因此即便4G還再持續擴展布建時， 5G的時代已經到來，無線蜂窩物聯網的發展已成為必然趨勢。

【關鍵詞】5G;物聯網

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

現如今移動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，萬物互聯是必然趨勢。然而當前的4G網絡在物與物連接上能力不足。事實上，相比藍牙、 ZigBee等短距離通信技術，移動蜂窩網絡具備廣覆蓋、可移動以及大連接數等特性，能夠帶來更加豐富的應用場景，理應成為物聯網的主要連接技術。作為LTE的演進型技術，4.5G除了具有高達

1Gbps的峰值速率，還意味著基于蜂窩物聯網的更多連接數，支持海量M2M連接以及更低

時延，將助推高清視頻、 VOLTE以及物聯網等應用快速普及。蜂窩物聯網正在開啟一個前所未有的廣闊市場。對于電信運營商而言，車聯網、智慧醫療、智能家居等物聯網應用將產生海量連接遠遠超過人與人之間的通信需求。

2. 蜂窩物聯網概述及發展

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。物聯網就是物物相連的互聯網，這有兩層意思：其一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡：其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。所謂蜂窩物聯網，就是蜂窩移動通信網+物聯網相結合的發展產物，為物與物之間的通信提供更好的網絡覆蓋，支持更多聯接，以及更低的終端功耗，從而滿足行業，公共，個人，家庭等領域的應用，例如水電燃氣的抄表，市政的路燈和垃圾管理，畜牧養殖灌溉，以及環境監測等等（見圖1）。

3. 無線蜂窩物聯網的關鍵技術

為了適應物聯網應用需求的發展，3GPP、EISI等國際標準組織加快通信系統標準的制定和前沿技術研究，滿足運營商的商用需求。基于蜂窩絡的物聯網關鍵技術研究按照應用場景，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絡技術及增強方案;另一類為滿足高速、低時延、大連接、廣覆蓋要求的寬帶蜂窩網絡技術及增強方案。第一類窄帶技術方案，針對速率為100～200bit/s的M2M業務，滿足大連接和覆蓋能力等特殊要求;第二類寬帶技術方案，主要是基于3G/4G技術方案增強功能，在滿足基本速率為1Mbit/s M2M業務要求的同時，滿足M2M連接數量和覆蓋等特殊要求。

3.1?窄帶M2M關鍵技術及解決方案。

3.1.1?窄帶M2M關鍵技術指標。

3.1.1.1?窄帶M2M解決方案主要支持1T1R的M2M終端，在網絡架構設計方面要滿足重用現有核心網架構，降低終端能耗;支持短消息業務、IP業務;能夠支持終端自動小區選擇/重選的移動性功能;能夠復用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?下行鏈路預算指標為：Lmax=Px-（Pd+Rj）+Gj （1）

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

Pd=Md+Nj+Mg+10lgWx （2）

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

3.1.1.4?根據經驗參數，經計算得出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，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算值，根據鏈路級仿真結果，最大耦合損耗取值定義為164dB。

上行鏈路預算指標為：Lmax=Ps-（Pd+Rt）+Gj（3）

式中：Ps為上行發射功率，Rt為目標信噪比。

Ps=Md+Nj+Mg+10lgWs （4）

4.3?針對性較強的行業將得到持續發展。

行業應用仍然是物聯網發展的基本方向，在未來新型的經濟形勢下，針對性較強的行業將得到良好的發展，例如服務業。由此可見，物聯網的發展能夠提高服務行業等針對性較強行業的持續發展，并且未來眾多企業都會將物聯網效率提高，并通過信息轉換等方式切實提高企業的經濟效益和建設速度。

5. 結束語

業務需求和技術發展驅動著蜂窩物聯網技術不斷向前演進。一方面，蜂窩物聯網技術繼續向低功耗廣覆蓋技術演進;另一方面，向低時延高可靠業務特征的技術演進，如未舌來的LTE-V及5G物聯網技術等。多條技術路線的演進促進物聯網業務蓬勃發展，為未來人類提供更加便捷、高效的生活方式和服務。玉林聯通也將乗承開放的姿態，與各產業鏈伙伴積極合作，共同開拓物聯網產業新空間，在創新中發展，接共享萬物互聯的新時代。本文簡要描述了蜂窩物聯網的發展、相關技術及未來發展趨勢，望對初識者有一個系統簡單的了解。

參考文獻

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