为一体的实用角度5 g网络和物联网应用于智能城市环境

文摘

预计5 g细胞和物联网技术被广泛部署在未来几年。在实践层面,5 g将初始部署在城市地区。这也许是偶然的从物联网的角度来看,由于许多“主流”物联网的应用程序将支持智能城市、智能校园和智能建筑。带宽需求的智能城市应用的主要驱动力是增强移动宽带(eMBB)的5 g服务一般,和新一代5 g物联网应用,特别是。反过来,毫米波频段的使用要求,使5 g细胞技术来支持高数据率。毫米波的解决方案,然而,要求小细胞。一般来说,一个实现者尝试使用一个或少量的物联网技术;最好,管理简单,实现者想要使用一个细胞/ 5 g物联网技术对所有节点,无论在室内还是室外,而不是一个异构混合各种物联网技术,经过多年的发展。本文探讨了一些相关的实际问题5 g物联网应用建设,特别是在智能城市环境,包括小细胞的需要,在毫米波频段传输问题,建立渗透问题,分布式天线系统的必要性,以及近期引入pre-5G NB-IoT和LTE-M等物联网技术,这些可能的代理的商业部署和接受5 g的物联网。

1。背景

第二个十年世纪即将结束时,我们正在见证一个扩张的城市生态系统,随着人口的继续维持过渡从农村和一些郊区大型城市地区,由经济机会、人口结构的变化和时代的偏好。百分之七十的人口将居住在城市,2050年,已经有400多个城市拥有超过一百万居民(1]。社会运动的人是人类的基本动态和存在的一个关键机制,推动城市的发展。然而,尤其是在西方世界,城市经常有老化的基础设施,包括公路、桥梁、隧道、铁路调车场、配电植物。它遵循新的技术解决方案需要优化基础设施越来越稀缺的资源,特别是考虑到人口增长和有限的财务资源用于大多数城市、直辖市。当城市部署先进的信息和通讯技术(ICT)在一个大规模,包括物联网技术(物联网),他们被称为“智能城市”。

宜居性、基础设施管理、资产管理、交通运输和流动性、物流、电力和其他设施,和物理安全是一个城市的关键方面的操作。物联网技术提供许多资产的机会提高资源管理与城市生活和城市的生活质量(QoL),包括智能交通系统(车辆自动化和交通管制),能源消费,商品的流动,智能建筑,空间/占用管理(室内和室外)、污染监测(例如从汽车交通、工厂、焚化炉、火葬场),资源监控和传感、身临其境的服务(包括已被称作衣物和群体感知),物理安全,可持续性和环境的绿化。智能城市物联网应用程序覆盖室内和室外应用程序;他们还跨度固定和移动结束节点和传感器。关于这个主题有一个广泛的文献;一些参考的利益包括但并不限于[2- - - - - -12]。到现在,物联网已经主要用于支持一个庞大的人口相对低带宽的传感设备,和传感设备通常部署在固定位置(例如,电表,建筑管理系统、气象气象站)。然而,video-oriented需要流的应用程序包括超高分辨率定义出现(例如,监测、物理安全)。在发展物联网环境中,端点设备包括环境和态势传感器,车辆,衣物,无人机,机器人和虚拟现实装备。在某些应用程序中物联网控制执行机构也利用物理生态系统响应感觉到的一组数据或分析计算——例如,改变道路上的障碍和信号反向车道白天;或者,改变泵的参数来控制水或污水流。图1描述了图形化的一些常见的智能城市的应用程序。

而大量的物联网的定义和描述存在,这是一个定义/描述引用作者的以前的工作,在这里我们利用:“物联网的基本概念是使对象的各种传感、驱动,和沟通能力,以便locally-intrinsic或外在的数据收集,处理,传输,集中和分析cyber-physical目标在集合点(或者沿途),或过程/环境系统分析(预测自然或历史)加工中心,经常“云”。应用范围从基础设施和关键基础设施支持(例如智能电网、智能城市、智能建筑、和运输),终端用户应用程序如e-health crowdsensing,更进一步,许多其他应用程序,只有想象力限制”(13- - - - - -27]。根据全球移动通信系统协会(GSMA),从2018年到2025年,全球物联网连接的数量将增长两倍至250亿年,尽管全球物联网收入将四到1.1万亿美元(28];别人提供更高的数字(例如,根据Statistica 2025年全世界将有大约800亿个物联网设备(29日])。

5克(代)的任期是下一代移动/无线服务提供商网络,旨在提供更高的数据速率,数据快100倍的速度比目前的4 g长期演进(LTE)技术——更低的延迟和高度可靠的连接。在某种意义上,这是一个前几代蜂窝技术的进化。

智能城市不依赖于任何独特的或特定的物联网技术本身,但包括丰富的物联网技术,如特定于任务的传感器,适当的网络,和function-and-use-efficient分析,这些常常在云中。无线连接中扮演一个重要的角色在这个技术的效用,特别是在大型的地理范围,甚至中型城市。原因实际无线智能校园和智能构建应用程序中也很重要。表1识别的智能城市的挑战和需求,可能IoT-based的解决方案,无线需求,5 g的适用性的解决方案。5 g物联网授权手机物联网。表中“低带宽”相当于200 kbps,“中等带宽”相当于200 kbps到2 Mbps,和“高带宽”相当于超过2 Mbps。一些物联网应用程序需要定期“批处理”的沟通而其他应用程序需要实时通信;表中“低延迟”意味着实时和介质延迟是指状态秒。表2提供了一个快照关键的无线技术,适用于物联网环境。无线技术可用,每个都有其特定的适用范围和功能。直接使用传统蜂窝服务(例如,4 g / LTE网络)不适合物联网应用,对成本和节点能耗的原因。此外,这些服务并不理想的物联网应用很少,少量的数据传输(如电、天然气或水米阅读)。节点密度也是一个问题。移动物联网解决方案努力解决低功耗、低数据速率的要求。近年来出现了几个迭代和替代解决方案(例如,Cat1 / Rel 8,猫0 / Rel 12, Cat-M / Rel 13日EC-GSM,和NB-IoT / Rel 13)。5 g的物联网系统是下一个进化步骤,或许也提供一些简化和技术同质化。

图2描绘了pre-5G 5 g和物联网连接的生态系统,进一步阐述了在本文的其余部分。图展示了一个典型的wi - fi(在建)聚合的传感器数据切换到云在传统路由器;它说明了使用低功率的广域网(LPWAN)叠加技术,如罗拉和Sigfox;它显示了使用pre-5G物联网技术;然后说明了5 g的使用物联网在本地模式下,或在一个更现实的分布式天线系统(DAS)资助建设模式。

综述、位置和评估论文概述凸5 g的特点,然后讨论了一些实用的设计问题适用于物联网。很多重要的5 g物联网信息包含在数据和表。本文并不打算成为一个完整的5 g概述本身,也没有讨论物联网,为这两种有许多引用(例如,(30.- - - - - -34]5 g,接近一百本书仅在物联网的话题)。

2。5 g的概念和技术

5 g蜂窝网络现在开始部署在世界各地,作为底层标准和系统技术变得更成熟一点的(“国际移动通信- 2020 (imt - 2020)”也是使用的标准组织)。业内观察人士预测,社会的发展将导致通信系统使用方式的变化,这些发展,反过来,导致移动和无线流量显著增加体积;这样的交通量预计将增加在未来十年千重。观察这个等常见的文学定位技术:“与前几代移动网络不同,第五代(5克)技术将从根本上改变通信技术在社会中所扮演的角色“(34]。

5 g系统扩展了4 g环境通过添加新的无线电(NR)功能,但这样做以这样一种方式,LTE和NR可以以互补的方式进化。作为一个5 g系统可能的设想,需要设备连接到一个5 g访问网络,进而被连接到一个5 g核心网络。5克访问网络可能包括3 gpp(第三代合作伙伴项目)无线电基站和/或non-3GPP访问网络。5 g核心网络提供了重大改进与4 g系统领域的网络分割和基于服务的体系结构(sba);特别是,核心目的是支持云计算和物联网实现。5 g系统包含重要4 g系统等概念的节能功能窄带物联网(NB-IoT)无线电设备,为低功耗设备数据传输安全的低延迟小,低延迟制造自动车辆安全,设备要求,尽可能使用energy-preserving休眠状态。网络切片允许服务提供者提供“网络服务(NaaS)”大/机构用户提供灵活地管理自己的网络上5 g提供者的服务和设备。

应用驾驶无线交通包括但不限于按需移动信息和高分辨率娱乐、增强现实、虚拟现实和浸入式服务,e-health,无处不在的物联网产品。虽然5 g技术仍可能需要几个不同的服务方向,似乎在这个节骨眼上,视图支持高速移动网络,densely-clustered小细胞提供连续的城市覆盖移动和固定用户,由标准开发设想的方法身体和实现者。应该注意的是,在美国,upwards of 55 percent of residential users now utilize cellular-services-only at home in place of a landline, and about 30 percent of residential users utilize both, with the trend favoring an eventual transition to the former. Therefore, the evolving 5G systems will have to properly support this growing segment of the market. A goal of 5G networks is to be five times as fast as compared to the highest current speed of existing 4G networks, with download speeds as high as 5 Gbps – 4G offering only up to a maximum of 1 Gbps. Deployment of 5G networks started in 2018 in some advanced countries, although further developments on fundamentals will continue; naturally, the current 4G/LTE and 5G are expected to coexist for many years. However, it is fair to say that like many other technologies before 5G, this technology is probably going through a “hype-cycle”, where a technology is supposed to be “all things to all people” and be the “be-all-and-end-all technology”; both claims will be abrogated in time. Proponents argue that 5G will “maximize the satisfaction of end-users by providing immersiveness, intelligence, omnipresence, and autonomy”.

2.1。5 g标准化和用例

5 g系统的标准化工作已经由几个国际组织的目标实现一个统一的全球标准。许多知名研究中心、大学、标准机构、运营商和技术提供商参与推进技术的发展,2020年推出,包括互联网工程任务组(IETF),开放网络自动化平台(ONAP), GSMA和欧洲电信标准协会网络功能虚拟化(ETSI NFV)。特别是,5 g的需求,服务和技术规范已在过去的几年中三个关键实体:(i)国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R) [30.),(2)下一代移动网络(NGMN)联盟31日),(3)第三代合作伙伴计划(3 gpp) [32]。ITU-R已经评估使用场景三个类:飞船稳定性极强,和低延迟通信(URLLC),大规模机械化的通信(mMTC),和增强的移动宽带(eMBB)。eMBB可能是最早的类被广泛支持和实施服务。关键绩效指标确定为每个这些类,如频谱效率、区域交通能力,连接密度、用户体验数据率、峰值数据速率,和延迟等。能够有效地处理设备流动性也很重要。eMBB用例的一些例子包括Non-SIM设备、智能手机、家庭/企业/场所应用,UHD (4 k和8 k)广播,和虚拟现实和增强现实。mMTC用例包括智能建筑、物流跟踪、车队管理和智能电表。URLLC病例包括交通安全控制、远程手术,和工业控制。预计5 g系统支持:(我)紧延迟、可用性和可靠性需求促进应用程序交付相关视频、医疗、监控和物理安全、物流、汽车运动、和关键任务控制,其中,尤其是在一个物联网上下文;(2)一堆的数据速率,多个Gbps,和10 Mbps促进现有的和不断发展的应用,特别是在一个物联网上下文;(3)网络可扩展性和成本效益具有非常高的数据速率需求同时支持集群用户以及大量的分布式设备较低复杂性和有限的电力资源,尤其是在一个物联网背景下,,如上所述,在连接设备的数量快速增长预期;而且,(iv)务实的部署成本指标,以及可接受的价位服务的应用程序和数据率,尤其是在一个物联网上下文。

具体地说,一些设计细节是一个延迟低于5毫秒。(低至1毫秒),支持设备密度高达100设备/ m²、可靠的覆盖范围、集成的电信服务,包括移动,固定的,光学和MEO / GEO卫星和无缝支持物联网生态系统。例如,梅蒂斯人的技术目标5 g的设想(米obile和无线通信Enablers的Twenty-twenty我信息年代惊人——欧洲共同体相关宣传工作流动性)如下47- - - - - -54]:(我)1000 x移动数据量单位面积高于当前的系统;(2)10 - 100 x比当前系统(即更多的设备。,密集覆盖);(3)10到100 x用户数据速率高于当前系统(例如,1 - 20 Gbps);(iv)10倍长电池寿命比当前系统低功耗物联网设备(机器类型通信10年电池寿命;而且,(v)5 x比当前系统降低端到端延迟。

表3定义了5 g无线接口中定义的目标imt - 2020。许多这些要求实际上是得到满足(各测量)的系统正在部署。预计提供全套5 g服务显著变化的无线技术和核心网络的需要。

作为一个角度观察,3 gpp / TR 22.891定义了以下描述和/或服务群体:eMBB,关键的通信,mMTC,网络操作,增强Vehicle-to-Everything (V2X)。NGMN定义和/或描述以下服务组:宽带接入在密集的地区,室内超高宽带接入,宽带接入在人群中,50 + Mbps无处不在,超低价宽带接入低ARPU领域,移动宽带在汽车,飞机连接,大规模低成本低的远程/低功耗申请者宽带矿渣MTC,超低延迟、弹性和流量激增,超高可靠性和超低延迟、超高可用性和可靠性和广播式授权服务。

图3描述的一些关键5 g服务可以利用物联网,智能城市在中期内;随着时间的推移显示也可以使用其他服务。虽然有些与mMTC相关智能城市,我们认为早期的应用程序将更为eMBB域中(一些人也同意(55])。同时,eMBB可能将被部署在更广泛的层面上,由于商业的“吸引力”视频服务便利。增强和/或虚拟现实(AR / VR)正在成为键5 g网络的应用,也包括一些物联网方面。满足的需求更低的延迟和大规模数据传输在AR / VR应用程序,软件定义网络(SDN)多路径路由(MCR)合作方案,最大限度地减少延迟可能是理想的定位5 g小细胞网络(56]。顺便说一句,从8 Mbps的高清视频需求,25 Mbps UHD, 50 Mbps的360度UHD视频,200 Mbps的360度HDR(高动态范围)的视频,和为6自由度/ MPEG-I 1 Gbps。进化MPEG-I视觉标准地址身临其境的视觉技术媒体;360视频提供全景视频纹理投射到一个虚拟的形状围绕用户的头,从用户的可视化部分为一个身临其境的视频经验;6自由度(6个自由度)支持运动沿三个轴旋转和三个翻译和假定完全自由运动的场景是可能的(57]。5 g / eMBB最终可能会支持一些(但不是全部)这些视频应用,但这些应用程序超出了本文讨论物联网应用程序。基于ip的视频监控由物联网在智能城市,可以运行在0.384 - -2.5 Mbps带宽范围相当好。

图4突出了5 g服务的一些技术特点,可以利用物联网的智能城市的数据速率,延迟,可靠性、设备密度等等。5 g物联网克服了著名的无照LPWAN限制技术,利用拥挤的license-free频带,尤其是在大城市;因此,5 g物联网是理想的智能城市关键任务和服务质量(QoS)意识到应用程序(例如,交通管理、智能电网、实用程序控制)。

2.2。5克的进化

3 gpp指定新的5 g无线接入技术,5 g 4 g(第四代)网络的增强,和新的5 g核心网络。具体地说,它已经定义了一个新的5 g核心网络(5 gc)和一个新的无线接入技术5 g“新电台”(NR)。新5 gc架构本身内置有几个新功能是原生功能:multi-Gbps支持,超低延迟、网络切片、控制和用户平面分离(杯)和虚拟化。部署5 gc需要新的基础设施。有一个坚定的目标支持“向前兼容性”。5 g NR调制技术和框架结构被设计成与LTE兼容。5 g NR双频率配置将允许5 g NR, NB-IoT和LTE-M副载波网格对齐。这将使5 g NR用户设备(UE)与NB-IoT共存和LTE-M信号。然而,正如所料,可以集成到5 g的元素不同的代和访问技术——允许两种模式:SA(独立)配置和国家安全局(non-standalone配置(见图)5,也定位物联网支持)。(我)5 g独立(SA)解决方案:5 g SA的所有新5 g分组核心了。SA场景使用只有一个无线接入技术(5 g NR或进化LTE无线细胞);核心网络独立运营。(2)5 g Non-Standalone解决方案(NSA): 5克国安局的运营商可以利用他们现有的进化包核心(EPC) / LTE包核心来锚定5 g NR使用3 gpp发布12双连接功能。这将使运营商推出5 g更快、成本更低。这个解决方案可以满足一些初始用例。然而,5克国家安全局有很多局限性,因此这些运营商最终将会迁移到5克独立的解决方案。国家安全局场景结合NR无线电细胞和LTE无线细胞使用dual-connectivity提供无线接入和核心网络可能EPC或5 gc。

多个进化/部署路径可能是受雇于服务提供者(各种服务的服务提供者,包括物联网服务)达到最终目标配置;这个移民很可能得花上十年,也可能有不同的时间表的一个国家,例如,顶级城市,郊区,二级城市地区,二级郊区,exurbian地区,农村地区。图6描绘了著名的迁移路径。物联网实现者需要敏锐地意识到5克(5 g物联网)服务都可以在一个给定的区域作为物联网的实现考虑。在图6场景1说明了物联网服务提供者将继续使用LTE和EPC提供服务(例如,NB-IoT);这里只能支持遗留物联网设备。供应商只有一个独立的无线电技术,在这种情况下只LTE。场景2举例说明了一个物联网服务提供商已经完全迁移到NR(只提供一个独立的无线电技术),但将保留现有的核心网络,EPC。(唯一的)新5 g物联网设备可以使用。场景5和6中服务提供者将支持遗留LTE和新的NR(显然在这个non-standalone安排,无线电技术部署。)一些这些提供者保留遗留的核心和部署新的5 gc的核心。5 g遗留和物联网设备可以支持。

3 gpp批准了5 g NSA标准2017年底和5 g SA的环境标准在2018年初上映15。释放15还包括支持eMBB、URLLC和mMTC在单一网络促进物联网服务的部署;发布15还支持28 GHz毫米波(mmWave)光谱和multi-antenna技术访问。

2.3。5 g频段

专注于无线电技术,有数量的光谱带,可以使用在5克;这些乐队可以分成三个宏观类:低于GHz, 1 - 6 GHz以上6 GHz。更高级的功能,尤其是高数据速率要求使用毫米波频段。新的移动代通常分配新的频段和更广泛的光谱带宽/频道(1 g 30千赫,2 g 200 kHz, 3 g 5 MHz,和4 g 20 MHz)。到目前为止蜂窝网络使用频率低于6 GHz。一般来说,没有先进的MIMO(多在多个)天线技术可以获得10 bits-per-Hertz-of-channel带宽。但新收音机的集成概念,如大规模分布式天线超密集的网络,设备间和mMTC将允许5 g支持移动环境中预期的数据量增加,促进新的物联网应用程序。可实现5克被纳入3 gpp标准发布15起。如上所述,3 gpp Rel 15定义新的5 g广播数据包核心进化促进互操作技术的部署。

毫米波频段,也称为极高频(EHF),或者更通俗地mmWave,是电磁波谱的乐队运行30兆赫到300兆赫。乐队在这个光谱由国际电信联盟正在考虑,在美国联邦通信委员会作为一种机制来促进5克通过支持更高的带宽。使用3.5 GHz频率支持5 g网络也获得了一些人气,但他更高的速度网络将使用其他频段,包括毫米波频率(这些乐队从28兆赫到73兆赫,特别是28岁,37岁,39岁,60和72 - 73 GHz乐队)。在美国,recently the FCC approved spectrum for 5G, including millimeter-wave frequencies in the 28 GHz, 37 GHz and 39 GHz bands, although these targeted cellular frequencies may nominally overlap with other pre-existing users of the spectrum, for example point-to-point microwave paths, Direct Broadcast satellite TV, and high throughput satellite (HTS) systems (Ka-band transmissions).

最初5克,在许多情况下,使用28 GHz乐队,但更高的乐队以后很可能被利用;最初的实现,将支持1 Gbps的最大速度。较低的频率(所谓的C波段)不受天气障碍,可以旅行更远的距离,更容易穿透建筑物的墙壁。波在更高频率(Ku、Ka和E / V波段)不自然地旅行,或穿透墙壁或对象。然而,更多的信道带宽可用毫米波波段。此外,开发人员看到需要“一个创新利用谱”;“小细胞”的方法需要解决频谱稀缺的,但与此同时覆盖地理。V波段光谱覆盖57 - 71兆赫,这在很多国家是一种“无证”乐队,乐队和E谱覆盖71 - 76 GHz, 81 - 86兆赫和92 - 95兆赫。

在美国,in 2018 the FCC also opened up, as an “interim” step for 5G, a “mid-band” radio spectrum at 3.5 GHz which was previously reserved for naval radar use. The 3.5 GHz band provides a combination of signal propagation distance, acceptable building penetration, and increased bandwidth. The FCC created 15 channels within the 3.550-3.700 GHz band, auctioning seven channels to “priority access licenses” and making eight channels available for general access -- the U.S. Navy still getting priority across the band when and as needed. With this approval, 5G devices can be built to support the same 3.5GHz ranges across North America, Europe, and Asia [58]。

除了新乐队,5 g技术预计将使用波束形成和beam-tracking,细胞的天线可以关注它的信号达到特定的移动设备,然后跟踪设备。波束形成利用大量(数百)基站的天线实现高度定向天线的光束,可以“带领”所需的方向优化传输和吞吐量性能。大规模分布式天线系统在传输节点(基站)配备了大量的天线(数百)同时服务多个用户;用这种技术多个消息几个终端可以传播相同的时频资源上。

2.4。5 g传输特性在更高的频率

由于射频传播现象更明显在更高的频率,如多路径传播由于室外和室内障碍,自由空间路径损耗、大气衰减由于雨,雾,和空气成分(如氧气),小细胞几乎总是需要在5 g环境中,特别是在密集的城市环境。此外,视线(LOS)通常是必需的。ITU-R P系列的建议对无线电波传播有用的信息包括ITU-R P.838-3, 2005;ITU-R P.840-3, 2013;ITU-R P.676-10, 2013;和ITU-R P.525-2, 1994年。数据7,8,9,10突出的问题在更高的频率,包括毫米波频率。图7描述了路径损耗和频率的函数距离。图8显示了降水和频率的衰减函数。图9说明了衰减的函数雾密度和频率。图10描述了大气气体和频率衰减的函数(注意高衰减约60 GHz)。

除了广泛的服务需求简要表突出显示3(例如延迟、用户密度分布等),有特定的物联网节点考虑必须考虑作为一个发展下一代网络。例如,物联网节点通常是低设备和车载有限权力。5 g系统必须考虑这些限制和注意事项。表4提供了一个总结的一些注意事项和5 g的支持。

3所示。小细胞和建筑渗透问题

正如所料,在mmWave通信频率吸引了很多兴趣,由于大型可用的频谱带宽,可能导致多个千兆每秒传输每个用户。这类似的趋势与Ka的引入卫星通信服务,尤其是高温超导。高带宽通常会需要广泛。毫米波频率(信号波长从1毫米到10毫米)支持广泛可用的频谱。毫米波频段包含许可,许可,未经许可的部分。带宽需求和目标的主要驱动力是需要使用毫米波频段,特别对于eMBB-based应用程序,允许用户获得100 Mbps作为最低限度和20 Gbps的理论最大值。毫米波频率的使用,然而,将意味着使用一个小得多的镶嵌的细胞和支持塔或屋顶发射器,如上所述,数据传输的特点,如高衰减和方向性。这是一个重要的设计考虑5克,特别是在密集的城市/城市环境。这些塔的聚合本身需要一个重要的骨干网络,网是否基于点对点微波链接,一个光纤网络或一组“无线光纤”链接。毫米波系统相比,利用较小的天线系统操作在较低频率:频率越高,结合MIMO技术,可以实现合理的天线尺寸和成本。 The millimeter wave technology can be utilized both for indoors and outdoors high-capacity fixed or mobile communication applications. The term “densification” is also used to describe the massive deployment of small cells in the near future.

MmWave产品用于回程通常在60 GHz (V带)和70/80 GHz (E)和提供解决方案在点对点和点对多点(PtMP)配置提供端到端multi-gigabit无线网络,例如,1 Gbps 10 Gbps对称性能。非常小的定向天线,一般不到一个1/2)在区域,用于传输和/或接收信号高度集中的光束。固定的无线电系统通常安装在屋顶或塔。MmWave产品现在市场上出现的针对高容量智能城市应用,5 g固定,千兆无线接入解决方案和业务宽带。城市峡谷,然而,可能会限制该技术的效用非常短的路径。mmWave技术的移动应用程序更具挑战性。另一方面,这种技术的一个优点是,短传输路径(高传播损失)和高方向性允许频谱重用通过限制之间的干扰发射机和/或邻近细胞。洛杉矶附近(仿真结果应用程序可能在某些情况下(特别是短距离)。

目前,mm波频率被用于室内高带宽应用,例如流(“miracasting”)的高清或者UHD视频和虚拟现实的支持(例如,使用802.11广告wi - fi)。传统上,这些频率没有用于室外宽带应用程序由于高传播损耗、多路径干扰,和大气吸收(气体、雨、雾和湿度)引用以上;此外,实际的传输范围是几公里在开放空间68年]。最近FCC提出新规则的无线宽带无线频率高于24 GHz声称这是“采取措施开启移动宽带和未经授权的频谱上面的前沿24 GHz的潜力“(69年]。ITU的3 gpp定义两研究;(预计完成第一阶段按时间)来评估频率小于40 GHz解决短期商业需求;第二阶段需要评估IMT 2020需求通过研究频率100兆赫。以下mmWave乐队正在考虑,在其他乐队(70年]:(我)总共7 GHz频段在乐队57兆赫到64兆赫无照经营。(2)3.4 GHz的频谱总共28个GHz / 38 GHz许可但未被充分利用的地区。(3)12.9 GHz的频谱总共71 GHz / 81 GHz / 92 GHz light-licensed乐队

最近的世界无线电通信大会后,国际电联还发现了一系列提议globally-usable 24 GHz频率之间和86 GHz,如下:24.25 -27.5 GHz, 31.8 -33.4 GHz, 37 - 40.5 GHz, 40.5 -42.5 GHz, 45.5 -50.2 GHz, 50.4 -52.6 GHz, 66 - 76 GHz,和81 - 86 GHz。

3.1。细胞类型

MmWave传输将驱动要求小细胞(71年,72年]。“小细胞”指的是相对低功率无线电通讯设备(基站)和辅助天线和/或塔提供移动互联网和物联网服务本地化的区域内。小细胞通常有两公里,但也可以较小,另一方面,一个典型的移动宏单元(如城市macro-cellular (UMa)或农村宏单元(RMa))的几公里10到20公里。)家庭基站,微微细胞、微蜂窝技术、城市微细胞(UMi)和metrocells实际上是“小细胞”概念的同义词。小细胞(er)多年来一直使用面积增加频谱效率,减少用户数量每个细胞为每个用户提供更多的可用频谱。然而,较小的5 g细胞也由传播特征。在5 g上下文UMi通常有5 - 120米半径的洛杉矶和仿真结果20到270米;乌玛通常有60 - 1000米的半径为仿真结果(洛杉矶,50 - 1500米73年]。鉴于其规模,5 g / mmWave UMi细胞能够支持高带宽使eMBB服务高流量需求的小区域。mmWave操作,用户设备上距离与天线将使更高的信号质量,降低延迟,根据定义,高数据速率和吞吐量。注意,mmWave频率大小的多天线阵列的实际,使大型多用户MIMO (MU-MIMO)解决方案。

信号在室内渗透可能代表一个挑战,就像目前的情况甚至3 g / 4 g LTE,即使是传统的语音和互联网接入和数据服务。这就驱使DAS系统的需要,特别是在densely-constructed市中心地区。自由空间衰减在更高的频率,功率预算、方向性要求,和天气,所有影响5 g和5 g物联网。户外小细胞和大楼居民分布式天线系统(DAS)系统利用高速光纤线路或“无线光纤互连骨干的网站和互联网云。

图11描绘了一个5 g mmWave技术物联网生态系统。图12显示了典型的城市微蜂窝塔(4 g LTE)。图13描绘了一个智能城市支持通过城市微蜂窝技术(5克)。

3.2。评估传输问题

文献[74年)提供了一个相当全面的评估传输通道的问题,因为他们适用于5克。这个主题的重要性,强调了大量的机构积极研究这一主题,包括(55,73年- - - - - -87年]:(我)梅蒂斯人(2)3 gppp(3)MiWEBA(回程和访问毫米波进化)(iv)ITU-R米(v)COST2100(vi)IEEE 802.11(七)纽约大学无线:跨学科的学术研究中心(八)IEEE 802.11广告/是的(第九)战车(弗劳恩霍夫HHI)(x)第五代通道模型(5 gcm)(十一)5 g mmWave通道模型联盟(基于NIST发起、北美)(十二)mmMAGIC(基于毫米波第五代移动无线接入网络的综合通信)基于(欧洲)(十三)imt - 2020 5 g促进会(中国总部)

(也包括公司和学术中心等,但不限于美国电话电报公司、诺基亚、爱立信、华为、英特尔/弗劳恩霍夫HHI, NTT DOCOMO,高通、土生,电子通信,工研院/情事属实者,中兴通讯,阿尔托大学和CMCC)。

衍射损失(DL)和频率下降(FD)是两个路径的需要解决的质量问题。虽然更大增益天线可能会被用来克服路径损耗,漫散射从不同的表面可能会引入大信号变化的旅行距离只有几厘米,与衰减深度20 dB的接收机感动几厘米。这些大的变化的通道必须考虑可靠的渠道设计性能,包括波束形成/跟踪算法,链接适应计划,状态反馈算法。此外,多路径干扰从同步信号可以产生重要的小规模的信道频率响应的变化。特别是,从粗糙表面会导致高的去极化波反射。洛杉矶环境Rician减弱多路径组件,指数衰减的趋势和快速解相关在2.5波长的范围。此外,宽带mmWave信号的接收功率的固定值轻微接收机运动但平均功率可以改变通过25 dB移动转换从仿真结果来到建筑角落UMi设置。此外,人体堵塞造成超过40 dB mmWave衰落的频率。图14描述了路径损耗根据各种模拟5 g的各种利益相关者的实体。

主要的无线传播模型的参数是路径损耗指数(中国),这是一个接收信号的衰减指数。开业有重大影响的质量传输链接。在发射机的远场区域,如果是数据库的路径损耗测量距离d₀信号从发射机,那么损失功率时从距离d₀d (d > d₀)(88年- - - - - -90年)是 在哪里 dB在远处d =路径损耗₀n =请耐心 =一个零均值高斯分布的随机变量的标准偏差σ。(这是利用只有当有一个阴影效果;如果没有阴影的效果,那么这个随机变量是零。)

参见图15。通常耐心被认为是已知的前期,但在大多数情况下请耐心需要评估的情况。建议尽可能准确地估计开业为给定的环境。开业估计是通过比较样本观测值的测量和理论价值。障碍吸收信号,从而将中国视为一个常数并不是一个真正的准确表示环境,分别在室内和室外(例如将中国视为一个常数在复杂的室内环境中,可能会导致严重的定位错误(88年])。通常模型真实环境阴影效应不容忽视,通过耐心的常数(直线斜率)。捕捉阴影效应的零均值高斯随机变量标准差σ添加到方程。在这里,请耐心(斜率)和随机变量的标准偏差应精确到一个更好的模型。

表5提供了理论性能方程由3 gpp和ETSI室外信道性能(81年]。务实的工作参数,一个有以下:(我)请耐心值在1.9和2.2之间为洛杉矶和28 GHz, 60 GHz频段;中国大约是4.5和4.2范围的仿真结果28 GHz和60 GHz频段。(2)2 - 20雨衰减的dB /公里可以预期从小雨雨事件(12.5毫米/小时)暴雨(50毫米/小时)60 GHz(高热带事件)。200米细胞,衰减会约0.2 db为5毫米/小时雨28 GHz 0.9 db 25毫米/小时,28个GHz。衰减将0.5 db左右5毫米/小时,60 GHz和2 db为25毫米/小时雨60 GHz。(3)大气吸收mmWave 1 - 10 dB /公里发生的频率。200米的细胞吸收将在28日0.04 dB 3.2 GHz和dB 60 GHz。

渗透建筑对mmWave交流都是一个问题,这是一个较小的关心当代子1 GHz系统甚至系统操作6 GHz。O2I (Outdoor-to -室内)损失必须被考虑。实际测量(例如,38个GHz)展示了一种渗透损失40 dB砖柱、37 dB的玻璃门,25 dB有色玻璃窗口(室内透明玻璃和干墙只有3.6和6.8 dB的损失)(76年]。这就是为什么DASs预计将重要5克,5 g特别是物联网。

3 gpp和ETSI建议pathloss合并O2I建筑渗透损失被建模为在以下(81年]: 在哪里 是基本的户外路径损耗在哪里取而代之的是 通过外墙建筑渗透损失, 内部损失依赖于深度进入大楼,然后呢 的标准偏差是渗透损失呢

特点是: 在哪里

考虑到这些传播特点,许多市政当局在美国担心可能的大规模扩散的小细胞需要支持5克。例如,申请在美国联邦通信委员会是2018年年末城镇的社区组成的一个财团和特殊地区联合委员会的9月5日,2018年,宣告式判决和3日报告草案和秩序,FCC断言声称“小细胞”的部署是一个联邦事业;此外,文件指出,“委员会提出了实质性的问题设想的大规模部署的委员会是否能够断言,部署是安全的,鉴于其射频排放规则是基于技术和部署模式,欧盟委员会宣布过时在这个秩序“(74年,91年]。此外,目前尚不清楚,根据申请,是什么大小的设备需要支持一个小电池,因为它可以改变从“披萨饼盒”系统几个货架,等同于56“披萨饼盒”(91年]。虽然小细胞确实需要正确部署到支持5克,谨慎是提倡的。标普全球市场情报估计小细胞部署在2025年达到约850000在美国(2019年约700000已经部署),约30%的小单元安装在户外;相同的投影预测全球共有840万个小细胞,世界一些地区经历更高的利率在美国部署,如翻倍到2025年2019年的数字。这些数据表明,放置在建筑是一种常见的替代(会有更多在建系统比室外系统)(75年]。

4所示。5 g DAS室内物联网应用程序

前一节中讨论了传播问题在更高的频率。然而,即使增速低于GHz频段有问题贯穿建筑与新建筑材料和红外反射(IRR)玻璃。甚至室内解决方案所需的物联网标准3 g / 4 g LTE频率和多所以在mmWave如果基于手机(5克)物联网传输服务内部应用程序的考虑;室外5 g物联网应用程序不。

虽然原则上可以支持多路访问技术在物联网传感器(芯片),终点物联网设备往往低复杂度为了实现既定的目标价位和车载电源(电池)的预算。因此数量(大)的应用程序会有设备有一个实现无线上行。此前,要么因为流动性支持的目标(例如,一个无缝的可穿戴在室内开放空间在城里)或由于设计师的目标使用一个单一的、一致的物联网节点和访问技术,智能城市的所有网站无线服务应用程序,优先。DASs可能支持这样的目标(在全市wi - fi和/或Sigfox /罗拉可以替代,无处不在,标准化和5 g细胞和物联网服务的成本效益,在未来很可能倾向于后者)。

4.1。DAS网络

DAS是网络的数量(大)的(小)(室内或现场的)天线通过光纤连接到一个共同的细胞来源渠道,提供细胞/无线服务在一个给定的结构。DAS(有时也称为内部蜂窝)指的是技术,使细胞的分布和转播,LTE, AWS 5 g和其他射频频率在一个建筑或限制/定义结构的环境。虽然DAS是经常使用在大型城市写字楼,也可以使用DAS在校园,等开放空间会议中心、体育场馆、医院、机场、火车站、隧道、酒店、游艇等。DASs能够支持基于手机物联网(例如,LTE-M NB-IoT, 5 g物联网)。DAS的元素包括(见图16):(我)(小)宽带天线和放大器在室内空间中每层(通常是一个或多个),形成了覆盖。这些天线通常覆盖整个光谱的移动电话服务(从多个服务提供者/;(2)诱导或光导纤维电缆连接本地基站天线结构;(3)远程无线头、本地基站(“小细胞”),通常在地下室;而且,(iv)光导纤维连接一个聚合点(通常在一个载波主机托管空间)(或室外施主天线的使用到一个特定的细胞提供者)。前者支持carrier-neutral应用程序,后者通常只支持一个载体。物理连接的主机托管空间的每个无线提供商是必要的,通常在形式的纤维连接或其他电信服务。与无线提供商业务关系是必要的。

目前典型的驱动程序包括预期的高峰时期的事实(无论是在一些公共场所的建筑或体育场)用户将体验:覆盖不足,屏蔽连接,减少了数据传输速度,服务不足。当前系统支持CDMA EVDO, GSM, HSPA, UMTS等等。未来系统将支持5 g和变得更加普遍。

鉴于上述mmWave传输问题(小细胞,方向性,自由空间损耗和其他衰减因子)DASs可能会扮演着重要的角色在5 g,常规的语音和数据服务和物联网。大量的“小细胞”引用早些时候(840万年2025年,约有70%的被认为是在室内)支持的论文DASs在未来将发挥关键作用。他们将智能城市物联网的一个关键要素的支持,尤其是对在建传感器。就像图中所示2,尽管大量的应用程序可以使用wi - fi(或相关)访问技术与网络连接到云,或Sigfox /罗拉相关解决方案(然而,这些供应商专有),智能城市物联网服务实现者可能更愿意使用手机服务如LTE-M或NB-IoT 5 g在不远的将来,物联网可用,允许无缝和全市单项技术的解决方案。在某些情况下,例如在较小/老建筑和/或在郊区和/或建筑物非常接近5 g发射塔,直接5 g物联网连接可能就足够了。但对于高密度城市和智能建筑应用,使用DASs似乎是不可避免的。

4.2。DAS设计

单一、carrier-neutral合并系统通常是寻求:carrier-neutral系统避免天线分布的多样性,和分享让更多的覆盖率和更高的容量。carrier-neutral DAS支持一个最终使用系统,例如智能手机,无论用户订阅的服务提供者。这将是相当昂贵的业主部署carrier-neutral DAS支持一个单一的建筑,除非它是一个非常大的建筑,校园,或安装。与carrier-neutral DAS安排系统的所有权转移的业主,或一个特定的细胞载体到第三方系统提供者,或者一个DAS积分器。图17描述了一个典型的carrier-neutral安排。获取无线运营商的许可和协调不同无线运营商之间是一个关键的规划进行任何成功推出。三个场景所示:(我)场景/方法S1: DAS积分器/提供者连接远程建筑或空间和降低纤维链接到现有科罗拉多州架在现有carrier-neutral提供者,因此共享所有的基站酒店(BSH)科罗拉多州设备和接口的各种无线提供商。(2)场景/方法S2: DAS积分器/提供者必须建立必要的基站设备在科罗拉多州(科罗拉多州提供者只提供电力、机架空间,空调,等等)。DAS积分器/提供者必须构建接口无线提供商和安全业务安排。DAS积分器/提供者建立远程建筑物或场所。(3)场景/方法S3: DAS积分器/提供者必须建立必要的基站设备在科罗拉多州,但是DAS集成商/提供者可以利用现有的各种无线接口和设备供应商。DAS积分器/提供者建立远程建筑物或场所。

一个不太理想的方法是使用“施主天线”(如图16和17)。这些天线安装在建筑物的屋顶,指着发射塔“捐赠”。通常,一个手机厂商支持。carrier-neutral在建安排类似的安排,除了通常不会远程基站:光纤电缆、同轴电缆和内部天线用于放大和分发这些信号在一个给定的空间;协调与给定载体仍然需要确保集中交通提供者所接受。

5。5 g部署快照

5.1。5 g移动服务

根据GSMA 5 g有望占15%(14亿年)到2025年全球手机连接。2019年初,根据GSMA, 11个全球运营商宣布最初5 g服务发布和7个其他运营商激活5 g基站与商业服务遵循在不远的将来[92年]。选择城市在全球范围内将5克到2019年底。见表6总结近期的5 g服务部署活动。然而,4 g服务预计将持续超过2025:4 g将占59%的连接,20%的连接3 g和2 g 5%的连接(3 g和2 g是在此期间呈下降趋势而4 g将继续增长,但到2023年稳定在60%左右,5 g的渗透速度近似线性的CAGR约1.5 - -2%)。此外,根据2019年GSMA 5 g启动加速和设备将达到市场:全球16个主要市场将开始提供商业5 g网络2019年,后在从第一个5 g在韩国和美国在2018年发射,如下(28]:(我)2018年第四季度:韩国、美国(2)Q1 2019:巴林、捷克共和国、爱沙尼亚、芬兰、沙特阿拉伯、瑞士(3)2019年第二季度:澳大利亚,卡塔尔(iv)2019年第三季度:奥地利、中国、香港、科威特、西班牙、阿联酋(v)2019年第四季度:葡萄牙、英国

截至2019年第二季度,有303的5 g移动网络在全球294个地点,由20个移动运营商(93年]。在美国,21deployments were documented, of which five were in Texas, four in California, two each in North Carolina and Florida, and one each in Oklahoma, Minnesota, Illinois, Indiana, Kentucky, Tennessee, Georgia, and Louisiana (some of these, such as the AT&T 5G network in Louisville, KY, had “Limited Availability” at that time.)

5.2。MmWave频谱

关于24 GHz频段3 gpp最初专注于43 GHz mmWave频谱(释放15。)其他正在进行的5 g工作关系到国家安全局和SA配置大规模分布式天线波束形成,LTE的互操作性。3 gpp发布16(2019)旨在全面合规imt - 2020(例如,支持1 GHz频道)和其他光谱功能(例如,频谱共享,额外的乐队,和URLCC)。

在美国,一个mong other possible candidates, the FCC is making available new frequency bands for 5G use under its rubric of “光谱前沿程序”,其中3例已经制定了在最近的过去。与“2016年7月订单”,联邦通信委员会指定为27.5 - -28.35 GHz(称为“28 GHz乐队”),37 - 38.6 GHz(称为“37 GHz乐队”),-40年和38.6 GHz(称为“39 GHz乐队”)乐队的灵活的移动和固定的商业用途,并指定64 - 71 GHz乐队为未经授权使用(补充57 - 64 GHz曾在早些时候提供未经授权使用)。而FCC拍卖还没有任何新的上微波灵活使用服务或(UMFUS)光谱,在2017年第二份报告和秩序,一个谅解备忘录的意见和秩序它指定一个额外的1700兆赫mmWave频谱灵活的商业授权无线固定和移动使用。1700 MHz频段覆盖24.25 - -24.45,24.75 - -25.25,47.2 - -48.2 GHz频段(前两个统称为“24 GHz”乐队,第三,称为“47 GHz”乐队)。因此,光谱24.25 - -24.45 GHz现在分配给非固定和移动服务co-primary基础上,在24.75 - -25.25 GHz和光谱非固定,移动和固定卫星(FSS) co-primary基础上的服务(94年]。

在美国的糊涂事,。年代,the spectra at 27.5 – 28.35 GHz and 37 – 40 GHz may see preliminary commercial deployments in 2019; in Korea, the spectrum at 26.5 – 29.5 GHz is similarly expected to see commercial deployments in 2019; and the EU expects commercial deployments for the 24.25 – 27.5 GHz spectrum starting around 2020.

除了无线终端用户设备的访问,也有在Fronthaul回程,现在也很感兴趣。回程机制机制连接无线网络和有线网络的回程交通分散细胞网站移动切换办公室(美索)。这些链接通常是传统的传动系统(如SONET或点对点的微波在不同操作乐队),或它们Ethernet-over-Fiber链接(例如,对1 GbE对或10 GbE)。乌玛网站基带单元(BBU)处理用户和控制数据,依次连接到一个无线单元(俄文)生成无线电信号传输空气通过塔顶天线。

Fronthaul与一种新型的无线接入网络(RAN)架构,由集中式的基带控制器和独立的无线电头安装在远程乌玛或UMi网站可能许多英里之外。fronthaul模型BBU和俄文设备位于远离彼此比在回程模型。俄文设备(现在称为远程无线头(RRH)仍然是位于细胞的网站,但BBU是它支持多个RRH迁移到集中位置。参见图18。光学互连的链接新集中BBU和多个rrh称为fronthaul。通常使用fronthaul-based C-RAN (Cloud-RAN)架构提高了细胞边缘的性能。回程和fronthaul mmWave频谱的关键用例,将扮演一个角色在5 g和5 g物联网。

无线设备供应商组成的一个财团标准化公共公共广播电台接口(CPRI)协议运行在几年前这些fronthaul链接;最近,一个新的eCPRI 1.0接口定义;此外,定义一个工作正在进行更详细的接口。CPRI的紧密性能需求/ eCPRI——能力,距离和延迟——驱动对纤维的连接如DWDM(或者更确切地说OTN[光传输网络])系统集中BBUs和rrh之间。基于以太网的解决方案已经存在了数年使用mmWave频谱。3 gpp工作正在紧锣密鼓地定义回程使用相同的频谱访问的解决方案。定义新的工作也正在进行之中fronthaul接口也利用mmWave频谱。

5.3。5 g物联网服务

全球物联网销售收入预计将以每年23%的速度增长,2025年达到1.1万亿美元(从2018年的267 B)。正如在下一节中所讨论的,短期内“5克物联网”真的等同于NB-IoT和LTE-M功能。在2018年底,有83的商业部署LTE-M NB-IoT全球。然而,纯粹的连接将变得越来越商品化,使运营商很难竞争的数据传输,仅从2018年物联网总收入的9%下降到2025年的5%。服务提供者必须开发新的战略和商业模式之外的连接服务。应用程序、平台和服务(例如,云数据分析和物联网安全)是物联网的主要增长点;这部分将在2025年大约70%的市场份额。专业服务(如咨询、系统集成,也包括管理服务)将增加,并将大约25%的市场份额在2025年(28]。

6。当前的选择和收敛到5克

5 g物联网将需要与其他技术,这两种细胞类型(例如,NB-IoT和LTE-M)以及非细胞类型(尽管NB-IoT和LTE-M现在被认为是“5 g世界的一部分”)。这些“遗产”的经济学和可用性网络在世界的各个部分可能这样级别的惯性,令人沮丧的一个完整的迁移到全新的5 g物联网服务,将举行。显然,原则上,5 g是更好地为城市/地区范围的应用程序与建筑物或校园的应用程序。

从终端用户的角度来看,设计和实现问题围绕下列问题,5 g物联网技术必须能够解决成功:(我)设备的可用性;(2)服务可用性(感兴趣的地理覆盖区域);(3)支持所需的技术细节(延迟、带宽、丢包等);(iv)支持的流动性(已被称作在需要的地方,例如,衣物,群体感知,车辆,车辆和车辆基础设施的应用,仅举几例);(v)足够的可靠性(在需要的地方,例如,物理安全、过程控制、车辆,车辆和车辆基础设施应用程序,等等);(vi)可扩展性支持(功能和地理/数值的扩展应用程序)(七)初始和重复出现的设备成本;和(八)初始和重复服务的成本。

最近的可接受性和经济学NB-IoT和LTE-M可以作为短期商业成功的代理5 g特别是物联网和全新的5 g的物联网服务。一些开发人员看了手机服务全市或区域性物联网覆盖;在某些情况下,例如,对于国家的卡车运输的低地球轨道(LEO)卫星服务和手机服务和使用。目前的缺点是必要的成本(小型)调制解调器和移动电话服务的成本。新服务如NB-IoT和LTE Cat-M1(其基于LTE网络3 gpp-sponsored NB-IoT替代品,也称为LTE-M)短期尝试解决成本和资源问题。特别是NB-IoT被视为提供了一个途径5 g物联网。5 g和全新的5 g物联网目标的解决方案。

6.1。NB-IoT

如前所述,NB-IoT是一种低功率LPWAN许可技术旨在共存与现有的LTE技术规范,为物联网提供再QoS连接设备。NB-IoT由3 gpp LTE发布13标准化,但这并不在LTE上下文本身(95年- - - - - -97年]。NB-IoT吸引了高通的支持,爱立信和华为等许多其他供应商和服务提供商。NB-IoT(也称为LTE Cat-NB1)是基于直接序列扩频(DSSS)调制在200 kHz。有几个充分利用200 khz GSM频段频道,以及保护频带等其他可能的乐队。NB-IoT是罗拉和Sigfox的替代品。这种技术可以优化由服务提供者沉没的金融投资和缩短服务部署物联网服务的推出时间表,因为NB-IoT使用现有蜂窝基础设施。NB-IoT服务目标包括:(i)低复杂性结束节点,(ii)设备成本不到5美元,(iii)设备电池寿命预计将持续10年如果每天发送200字节的数据,及(iv)上行延迟小于10年代(因此不是一个真正的实时服务)。NB-IoT作用于900 - 1800 MHz频段覆盖约20英里;它支持的数据速率250 Kbps的上行和下行通信230 Kbps (98年- - - - - -101年]。NB-IoT可以以多种方式实现:(i)在独立的非细胞有执照的乐队;(2)在未使用200 kHz乐队在GSM或CDMA的背景下;在LTE和(iii)环境中基站可以分配一个资源块NB-IoT传输。自NB-IoT提供低成本的设备和服务,这是一个好的选择对大规模分布式部署在智能城市和智能电网的应用程序。

说明商业例子,2018年,t - mobile北美NB-IoT宣布了一项计划,成本仅为6美元一年-十分之一的Verizon的Cat-M计划长达12 MB /连接设备,和几个NB-IoT模块基于高通®MDM9206 LTE物联网认证的调制解调器使用t - mobile的网络上。t - mobile,与高通和爱立信于2017年在美国进行了初审NB-IoT跨多个网站;t - mobile和拉斯维加斯的城市也宣布了一项合作部署物联网技术在整个城市。应用程序需要更多的带宽和声音,t - mobile提供cat 1物联网访问包(102年,103年]。NB-IoT消耗最小的力量:虽然大多数物联网结束节点静止时节省电力,当节点和现代正在运行和处理所有的信号处理,系统和简单的波形(NB-IoT)少消费的整体力量。此外,芯片组支持一个协议(如NB-IoT)更便宜而芯片组支持多种协议。此外,初步NB-IoT可能提供更深层次的建筑比LTE-M渗透。

6.2。LTE-M

LTE-M是一个高效的系统,两个创新支持电池效率:LTE eDRX(扩展不连续接收)和LTE PSM(省电模式)。LTE-M每天允许上传10字节的数据(LTE-M消息NB-IoT相比是相当短消息),但也允许访问Mbps。因此,LTE-M可以支持多个用例。在美国,major carriers such as Verizon and AT&T offer LTE-M services (as noted, Verizon has announced support for NB-IoT -- T-Mobile and Sprint appears to lean in the NB-IoT direction) [104年]。与GSM全球地域部署可能会在短期内提供NB-IoT。图19描述了物联网的兼容性机制被纳入5 g的频带和带宽;然而,传输频率将会完全不同。

总之,LTE-M支持低节点复杂,节点密度高,节点功耗低,低延迟和扩展地理覆盖面,同时允许服务运营商LTE安装基础的重用。NB-IoT旨在增强室内覆盖,为低吞吐量设备节点密度高,低延迟的敏感性,节点成本低、节点能耗和简化网络架构。NB-IoT和LTE-M目前提供移动物联网解决方案智能城市、智能物流、智能计量,但只有在小型部署日期(截止到2018年初,有43个商业NB-IoT和LTE-M全球网络(105年])。如上所述,NB-IoT的商业成功和LTE-M可以作为代理的最终成功5 g物联网在智能城市环境中(而非细胞LPWAN解决方案)。

NB-IoT, LTE-M和LTE是4 g标准,但支持者声称他们保持5 g的早期版本的不可分割的一部分。支持者证明”企业部署NB-IoT或LTE-M futureproofing物联网项目因为当5 g的发布中变得司空见惯可预见这两个移动物联网标准将持续到5 g版本(从3 gpp释放15)“(102年]。在3 gpp Rel 15日看来,事实上,NB-IoT LTE-M将包括5 g移动标准。2018年,GSMA断言,“今天NB-IoT和LTE-M部署,是5克的一部分家庭;黎明的5 g时代[…]both NB-IoT and LTE-M technologies are an integral part of 5G, and that 5G from the LPWA perspective, is already here today“(105年]。包括这些技术最初5 g物联网标准将激励服务提供商和供应商支持这些实现物联网作为5克的进化策略部署。3 gpp发布16(针对2019年底)被认为是“第二5 g标准”和之后传送到ITU考虑作为一个全球标准。其他功能和功能,发布16将添加标准连接汽车和智能工厂(值得注意的是,汽车公司已经形成了5 g汽车协会协助3 gpp设定自主车辆标准,如5 g细胞vehicle-to-everything [C-V2X])。

7所示。结论

本文讨论了许多相关问题5 g物联网应用建设,特别是在智能城市环境,包括小细胞的需要,在毫米波频率传输问题,建立渗透问题,DAS的必要性,和短期内引入pre-5G NB-IoT和LTE-M等物联网技术,这些是可能的代理5 g部署物联网。

5克的公司定义物联网仍出现,尽管大量的用例描述了各种产业实体。3 gpp NB-IoT和LTE-M技术都是在这个节骨眼上视为不可或缺的5 g服务:这些4 g技术预计将继续全力支持下近期5 g网络。然而,物联网/智能城市的需要高带宽的应用程序需要实现eMBB和mmWave频率。

存在一些争议的新闻时间大约5 g设备的发展,在origin-of-manufacturing和可能的内在风险的背景下,有关网络安全(106年]。如果不满意地解决这些问题,一些延迟5 g的早期广泛部署可能的结果。然而,期望是,这些问题随着时间的推移将自己工作。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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