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4G和5G不配物联网都在死撑
本文摘要:物联网是要求未来经济的关键技术。

物联网是要求未来经济的关键技术。无所不在的万物网络必将沦为现实。

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  然而,无所不在的物联网覆盖面积,没有那么更容易。  ZigBee/6LoWPAN或IEEE802.11ah等物联网技术,仅有适合于短距离物联网覆盖面积,且无法确保可信的网络协调控制。卫星通信的成本让人望而却步,能耗低,且无法到达室内。  时代在恶魔,蜂窝网络潇洒走过来  物联网娇躯一如雷,勾引上了已覆盖面积全球的2/3/4G网络,跟他在一起可以最少较少努力奋斗十年。

  2/3/4G网络就像丰一代,成熟期沉稳,开朗多金,还特有安全感。它网络覆盖甚广,产于密集,有可信的网络协调控制,不仅能确保物联网的安全性和有效性,且更容易规划、管理和监控。物联网可必要终端现成的基站里,拎包住进,圆你一个别墅梦。  为了因应物联网之娇躯内乱尊者,2/3/4G网络开始内外习,重振雄风。

它强化覆盖面积,降低功耗,增加设备复杂性,减少时延,最小化每Bit成本。  却是于隔年了几代,力不从心的时候也是有的。

  GSM容量受限,无法符合大量设备同时终端。富一代很拼成,它增大信令支出,掌控短路,放宽资源粒度,不断扩大覆盖范围,但是,这注定只是权宜之计,如补足雄性荷尔蒙,不是面向未来的显然之路,日子还宽呢。GSM的功耗和终端时延让物联网领悟到了初夜的失望。

  至于3G(UMTS),工作频段更高,覆盖范围小,室内覆盖面积劣,同时,UMTS模块比GSM模块喜的多。Pass!  期望在LTE上?  梦寐不易岂,初心难改。  LTE是为数据洪流而设计,一开始并没考虑到物联网市场需求。

  谈真为,每次听闻LTE要熊抱着物联网,我就实在它在死撑。  LTE网络的特点是:设备较少、流量大。

少量的设备较之于海量的数据流量,信令流量完全可以忽略不计。  物联网的特点是:设备多、流量小。海量的设备较之于零星的数据包,信令流量大爆发,引发网络中断也不是不有可能的。  与物联网在一起的LTE面临许多现实的挑战,还包括掌控支出、能效、覆盖面积强化、鲁棒性、安全性和可扩展性等。

  最担忧的是,物联网业务和传统语音、数据业务并存,当大规模物联网设备终端时,如何防止对传统业务的影响?  LTE的随机终端过程(RACH)首先被摆放台面。  当UE(手机)要和基站(eNodeB)创建数据相连时,为了和网络创建实时,由UE启动时随机终端过程。

RACH由一系列时-频资源构成,称作RA时隙。UE在RA时隙里用于前导序列向eNodeB发送到终端催促。  LTE随机终端过程有两种类型:非竞争的随机终端和竞争的随机终端。

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每个LTE小区有64个前导序列,分别用作非竞争和竞争的随机终端。  非竞争的随机终端由网络掌控,能避免冲突,增大终端时延,确保终端成功率,比如在转换场景中。

这不影响物联网业务。  影响物联网业务的是基于竞争的随机终端过程。  (1)前导序列传输(Message1)  (2)随机终端号召(Message2)  (3)Message3发送到(RRCConnectionRequest)  (4)冲突解决问题消息(Message4)在基于竞争的随机终端过程中,不会再次发生两次冲突。  第一次冲突:  Message1:UE随机发送到前导序列,催促终端。

由于前导序列向量,同一RA时隙容许多个UE用于有所不同的前导序列。在这种情况下,eNodeB可解码催促。

  如果两个或两个以上的UE用于完全相同的前导序列,冲突就不会再次发生,造成eNodeB无法检测到催促。  当然,即使是多台UE用于完全相同的前导序列,因为接管信号强度有所不同,eNodeB也有可能能检测到催促。

但是,这不会造成eNodeB向多个UE发送到完全相同的Message2(随机终端号召),从而将在Message3一处引起第二次冲突。  第二次冲突:  如果有所不同的UE接到完全相同的Message2,那么它们不会取得完全相同的下行资源,同时发送到Message3,此时,第二次冲突再次发生。  随机终端过程沦为LTE熊抱物联网的第一道挑战,因为当大量物联网设备同时尝试终端基站时(比如发生地震时,某地区的所有地震监测器同时收到监测),不会经常出现信令尖峰,从而引发PRACH短路,终端竞争可能性减少,终端时延和终端失败率下降。  尽管,为了增大PRACH负荷,我们可以在每一帧里减少终端调度,不过,这不会增加数据传输资源,造成下行信道数据传输容量严重不足。

  还有,LTE帧中分配RA时隙受限。同时,PRACH前导序列使用的Zadoff-Chu序列处置,受限于物联网设备的计算能力。  总之,LTE无法应付大规模物联网设备终端,其引起的终端时延和终端告终问题不会影响传统数据(和语音)业务,当然,这本身也不会影响物联网业务。  鱼和熊掌无法兼得。

  解决问题的办法也是有的。  比如对人和物的终端催促展开分离出来,主要还包括3种:强迫分离出来机制,硬分离出来机制和混合分离出来机制。强迫分离出来将人和物的终端催促极致隔绝。

硬分离出来是指人和物共享资源池,但具备有所不同的终端可能性。混合分离出来是前面两者的混合。  比如FastAdaptiveSlottedAloha技术,利用倒数空闲或冲突时隙来估计网络中转录的物联网设备数量(网络状态),并很快改版物联网设备的传输可能性,从而增大终端时延。

  比如分簇机制,在某个小区内随机产于着物联网设备,将物联网设备分为多个簇,每一个簇里投票决定一个协商(Coordinator),这个协商器是簇中唯一和基站必要通信的设备,并作为簇内其它设备与基站通信的中继节点。这不但容许了同时终端基站的设备数量,而且减少了整个系统的功耗。  但是,所有的办法专供研究和测试,LTE和物联网要水乳相融南北商用,还有很多工作要做到。

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同时,物联网应用于场景包罗万象,它对网络的灵活性拒绝更高,怎么设计,怎么优化,如何才能不影响运营商的传统业务(却是那里有更高的ARPU),都是放在现实道路上难题。  那么,5Ghold得住物联网吗?  massiveMIMO,异构网络,毫米波(mmWave),SDN/NFV,一般来说被指出5G的几大关键技术。这些关键技术能适应环境物联网市场需求吗?  MassiveMIMOMassive  MIMO通过在基站外侧部署少于小区终端数量的天线阵列,利用空间冗余来提高频谱效率,这一特点使基站可以同时拒绝接受多路传输,看上去非常适合于大规模的物联网设备终端。

问题是,大规模的物联网设备终端必须在基站外侧部署多少天线?技术上能突破吗?  异构网络  我们说道未来的网络是异构网络,网络内部署很多smallcells来解决问题网络容量市场需求。  然而,这是为了解决问题容量,提高网速。

对于物联网,关键不是网络速率,而是覆盖面积,是可信的和无所不在的相连,这和smallcells解决问题热点容量问题是背道而驰的。  人和物的市场需求场景几乎有所不同。比如,乡村的高速公路,是物联网的关键覆盖面积区域,但并不是数据流量密集区域。

人与物在覆盖面积上没一致性,这对于运营商在投资上并无经济性可言。即使是在物联网设备密集区域,物联网业务带给的ARPU值也相比之下高于传统业务,如果考虑到投资报酬,运营商决不不愿为了物联网部署smallcells。

  毫米波(mmWave)  毫米波以其宽阔的频谱资源向5G展出了无法抗拒的魅力。毫米波的特点是:速率慢、覆盖面积距离较短和功耗大。这三个特点和物联网市场需求几乎忽略,物联网的特点是:速率较低、覆盖面积距离  毫米波以其宽阔的频谱资源向5G展出了无法抗拒的魅力。毫米波的特点是:速率慢、覆盖面积距离较短和功耗大。

这三个特点和物联网市场需求几乎忽略,物联网的特点是:速率较低、覆盖面积距离远和功耗充足较低。  SDN/NFV  软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)将物理网络显得更加抽象化,有利于网络资源灵活性管理和反对有所不同类型的业务,SDN/NFV根据有所不同的业务获取有所不同的数据流,且能动态调度已被虚拟化的网元功能,这对物联网是极佳的。

  一方面,SDN可以将人与物业务分离出来,同时确保分离出来的逻辑网络的QoS,能有效地利用网络资源,减低大规模物联网设备终端带给的网络问题。  另一方面,利用NFV可以根据流量市场需求对网络结构展开动态管理。

比如,NFV可以随时根据流量市场需求,对某区域的网元展开功能变形,它可以是一个物联网数据搜集中心,也可以是用作拓展覆盖面积的中继,或者逆返基站,以应付临时的终端催促高峰。  事实上,SDN/NFV让我们看见了未来无限容量网络的有可能。  但是,SDN/NFV将带给网络结构颠覆性的转变,甚至是对整个产业链的政治宣传。设备商去推展虚拟化有如自断手臂,左右手互搏。

即使运营商,决意有多大也是个未知数。


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