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基于4.5G的移动物联网发展现状与展望

供稿人:李远东  供稿时间:2016-7-14   关键字:4.5G  移动物联网  蜂窝物联网  LPWA  NB-IoT  LiTRA  

1、引言

 

除了为传统的MBB(移动宽带)提供服务,4.5G与现有4G的另一大主要区别在于前者可为移动通信运营商带来更多垂直行业市场的业务机遇,以逐步实现将来5G的目标。

 

移动通信业界所发展的4.5G移动物联网解决方案包括NB-IoTLiTRA,并已在全球多家移动通信基础网络运营商的现网中进行了试验部署。NB-IoT适用于IoT(物联网)垂直市场,而LiTRA则适用于与公共安全相关的垂直市场(比如消防、医院急救、警务等)。

 

2、基于NB-IoT4.5G移动物联网发展现状与展望

 

正处于“萌芽”状态的物联网市场给移动通信运营商们带来了巨大的业务发展机遇。如图1所示,预计到2020年,C-IoT(蜂窝物联网)连接数将会达到310亿,而于其中,LPWA(低功率、广域覆盖)连接数将达到300亿。

 

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2020年的全球蜂窝物联网连接数预计(来源:mLAB实验室)[1]

 

LPWA市场的IoT需具备以下五大特征:(1)广覆盖(包括地下室和郊区);(2)终端高功效——内置电池的使用寿命为5~10年;(3)低成本——典型通信模块的成本需低于5美元;(4)对传输延迟不敏感;(5)下行链路传输能力——蜂窝物联网需能进行下行链路配置及对终端软件的远程升级,以降低运营及维护成本。

 

LPWA市场,用于4.5GNB-CIoT(窄带蜂窝物联网)相对于基于GSM2G)的移动物联网具有很大优势:覆盖性能有20 dB~30 dB的增强、单位面积(每平方公里)内的最大连接数可达1000000、电能需求更小(终端内置电池的使用寿命为5~10年)、通信模块的成本降低30%

 

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2  NB-CIoT与其他类型LPWA技术的参数对比(来源:mLAB实验室)[1]

 

由于有着很广的网络覆盖范围、很强的专业技术能力、优秀的业务开展能力,移动通信基础网络运营商们将有望成为LPWA市场最强劲的参与主体。

 

为了加速LPWA市场的发展,全球移动通信协会在2015年启动了Mobile IoT Initiative项目,联合全球主流移动通信基础网络运营商、芯片商、模块制造商、OEMs、网络设备供应商等研发基于授权型频谱的LPWA解决方案、加速相关技术标准化、开展互操作/互通工作(以防止以后出现“碎片化”的市场发展局面)。

 

此外,移动通信国际标准组织3GPP也于20159月正式批准启动NB-IoT工作项目,当时的规划是于20163月完成NB-IoT技术规范的撰写。一些全球主流的移动通信运营商(如中国联通、Vodafone Spain等)已经基于预标准规范进行了NB-IoT预商用或现网场测,并获得了理想的结果,其中所开展的主要NB-IoT应用包括智能泊车、智能抄表、智能垃圾桶、智能路灯杆、智能行李、智能自行车等。

 

3、基于LiTRA4.5G移动物联网发展现状与展望

 

集群无线电通信系统诞生于上个世纪60年代晚期。与普通点到点全双工移动通信系统不同的是,集群无线电通信系统(又被称为“一键通话PTT”)采取半双工的点到多点通信机制,延迟低且系统容量大,适用于群组通信,成员能获得及时响应,能进行现场实时调度,从而被广泛应用于公共安全、公用事业及企业通信领域。

 

当下,集群无线电通信系统的发展趋势为:(1)从窄带演进至宽带;(2)从专网演进至公共网络。传统的集群无线电通信系统是以语音通话为中心的窄带专网,不能支撑高速移动数据业务(如视频与多媒体)的传输,还形成了封闭的产业链、设备成本与网络建设成本高企、专用终端昂贵、后期维护成本高,从而日益不能满足用户的业务需求。

 

LiTRA所采取的是基于4G LTEPTT,可解决传统PTT的上述显著问题。依托于4G LTE网络的高带宽与低延迟,LiTRA不仅在性能上远优于传统PTT,而且还能提供专业级别的多媒体集群业务(视频通话、视频监控、文件传输、GIS业务等)。更值得一提的是,由于LiTRA是部署于运营商既有的4G LTE网络之上,就可以大幅降低移动物联网的网络建设成本与维护成本,并“天然”地具备更佳的网络覆盖能力、可提供更好的漫游服务、能与各类4G LTE智能终端兼容。从而,LiTRA就将有望形成开放的产业链,为用户提供更专业、更高效的集群通信服务。

 

目前,移动通信国际标准组织3GPP正同全球主流的集群无线电标准化组织(如OMAETSITCCATIA等)及相关政府部门(如英国内政部、美国联邦通讯委员会、美国商务部等)合作,牵头进行下一代集群无线通信技术标准的制定——主要集中于LTE Release 12Release 13Release 14版本之中,以期形成一整套完整的专业集群无线通信标准,最终使得全球移动通信运营商们通过公共LTE网络即可提供公共安全及关键任务(key tasks)服务。

 

有越来越多的国家正规划基于既有的4G LTE网络部署全国性的公共安全网络。按此发展态势,预计在2016年将会有相关网络的预商用。

 

 

参考文献

 

[1] Huawei. 4.5G, Openning Giga Mobile World, Empowering Vertical Markets[EB/OL].

http://www-file.huawei.com/~/media/CORPORATE/minisite/mwc2016/pdf/45G%20White%20Paper%202016.pdf?la=, 2016-02-22.

 


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