无线蜂窝物联网

赵波 许朝蕾

【摘 要】随着无线通讯发展速度，全球无线通讯，发展得如火如荼，人们对于行动通讯、影音传输或终端应用的需求日与俱增，所到之处网络无所不在，因此即便4G还再持续扩展布建时， 5G的时代已经到来，无线蜂窝物联网的发展已成为必然趋势。

【关键词】5G;物联网

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

现如今移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上，相比蓝牙、 ZigBee等短距离通信技术，移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性，能够带来更加丰富的应用场景，理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术，4.5G除了具有高达

1Gbps的峰值速率，还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数，支持海量M2M连接以及更低

时延，将助推高清视频、 VOLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。对于电信运营商而言，车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生海量连接远远超过人与人之间的通信需求。

2. 蜂窝物联网概述及发展

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网就是物物相连的互联网，这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络：其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。所谓蜂窝物联网，就是蜂窝移动通信网+物联网相结合的发展产物，为物与物之间的通信提供更好的网络覆盖，支持更多联接，以及更低的终端功耗，从而满足行业，公共，个人，家庭等领域的应用，例如水电燃气的抄表，市政的路灯和垃圾管理，畜牧养殖灌溉，以及环境监测等等（见图1）。

3. 无线蜂窝物联网的关键技术

为了适应物联网应用需求的发展，3GPP、EISI等国际标准组织加快通信系统标准的制定和前沿技术研究，满足运营商的商用需求。基于蜂窝络的物联网关键技术研究按照应用场景，可以划分为两大类。一类为满足低速、大连接、广覆盖要求的窄带蜂窝网络技术及增强方案;另一类为满足高速、低时延、大连接、广覆盖要求的宽带蜂窝网络技术及增强方案。第一类窄带技术方案，针对速率为100～200bit/s的M2M业务，满足大连接和覆盖能力等特殊要求;第二类宽带技术方案，主要是基于3G/4G技术方案增强功能，在满足基本速率为1Mbit/s M2M业务要求的同时，满足M2M连接数量和覆盖等特殊要求。

3.1 窄带M2M关键技术及解决方案。

3.1.1 窄带M2M关键技术指标。

3.1.1.1 窄带M2M解决方案主要支持1T1R的M2M終端，在网络架构设计方面要满足重用现有核心网架构，降低终端能耗;支持短消息业务、IP業务;能够支持终端自动小区选择/重选的移动性功能;能够复用Gb接口或S1接口方案。

3.1.1.2 窄带M2M解决方案，支持的典型部署场景要求如表1：

3.1.1.3 下行链路预算指标为：Lmax=Px-（Pd+Rj）+Gj （1）

式中：Lmax为最大耦合损耗（MCL），Px为发射功率，Pd为等效噪声功率，Rj为目标接受噪音比，Gj为接收机处理增益。

Pd=Md+Nj+Mg+10lgWx （2）

式中：Md为底噪功率谱密度， Nj为接收机噪声系数， Mg为干扰余量， Wx为下行接受带宽。

3.1.1.4 根据经验参数，经计算得出GPRS下行链路的最大耦合损耗为149.0dB。为了满足静止和低速场景的M2M下行覆盖指标，窄带M2M解决方案需要满足下行最大耦合损耗169.0dB的覆盖要求。上述为最大链路损耗的理论计算值，根据链路级仿真结果，最大耦合损耗取值定义为164dB。

上行链路预算指标为：Lmax=Ps-（Pd+Rt）+Gj（3）

式中：Ps为上行发射功率，Rt为目标信噪比。

Ps=Md+Nj+Mg+10lgWs （4）

4.3 针对性较强的行业将得到持续发展。

行业应用仍然是物联网发展的基本方向，在未来新型的经济形势下，针对性较强的行业将得到良好的发展，例如服务业。由此可见，物联网的发展能够提高服务行业等针对性较强行业的持续发展，并且未来众多企业都会将物联网效率提高，并通过信息转换等方式切实提高企业的经济效益和建设速度。

5. 结束语

业务需求和技术发展驱动着蜂窝物联网技术不断向前演进。一方面，蜂窝物联网技术继续向低功耗广覆盖技术演进;另一方面，向低时延高可靠业务特征的技术演进，如未舌来的LTE-V及5G物联网技术等。多条技术路线的演进促进物联网业务蓬勃发展，为未来人类提供更加便捷、高效的生活方式和服务。玉林联通也将乗承开放的姿态，与各产业链伙伴积极合作，共同开拓物联网产业新空间，在创新中发展，接共享万物互联的新时代。本文简要描述了蜂窝物联网的发展、相关技术及未来发展趋势，望对初识者有一个系统简单的了解。

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