《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用(第2版)微課視頻版》 課件 第7、8章 NB-IoT和LoRa通信技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)

《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用》7.1NB-IoT通信技術(shù)概述NB-IoT是一種全新的基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(narrowbandinternetofthings)技術(shù)，是3GPP組織定義的國際標(biāo)

準(zhǔn)。主要支持低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN)的一種通信技術(shù)。支持物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，基于授權(quán)頻譜的運(yùn)營，可直接部署于LTE網(wǎng)絡(luò)，可降低部署成本和平滑升級(jí)。什么是NB-IoTNB-IoT通信技術(shù)簡(jiǎn)介NB-IoT技術(shù)的主要特點(diǎn)NB-IoT通信技術(shù)簡(jiǎn)介NB-IoT技術(shù)的發(fā)展歷程N(yùn)B-IoT通信技術(shù)簡(jiǎn)介NB-IoT技術(shù)的發(fā)展歷程N(yùn)B-IoT通信技術(shù)簡(jiǎn)介

2016年9月，NB-IoT性能標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)；2016年12月，NB-IoT一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)。2017年初，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)被工業(yè)和信息化部《國家新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》列為信息通信行業(yè)“十三五”重點(diǎn)工程之一。2017年5月，上海聯(lián)通公司完成上海市的NB-IoT商用部署。2017年6月，工業(yè)和信息化部發(fā)文明確，將從加強(qiáng)NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究、打造完整產(chǎn)業(yè)體系，推廣NB-IoT在細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用、逐步形成規(guī)模應(yīng)用體系，優(yōu)化NB-IoT應(yīng)用政策環(huán)境、創(chuàng)造良好可持續(xù)發(fā)展條件等三方面采取14條措施，全面推進(jìn)NB-IoT建設(shè)發(fā)展?！段锫?lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用》沈陽大學(xué)主講教師：尹浩7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)廣覆蓋技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)NB-IoT支持三種部署方式，如圖右圖，分別是獨(dú)立部署(StandAloneOperation)、保護(hù)頻段部署(GuardBandOperation)以及頻段帶內(nèi)部署(InBandOperation)。。NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)部署方式7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)在獨(dú)立部署(StandAloneOperation)方式中，利用現(xiàn)網(wǎng)的空閑頻譜或者新的頻譜進(jìn)行部署，不與現(xiàn)行LTE網(wǎng)絡(luò)或其他制式蜂窩網(wǎng)絡(luò)在同一頻段，不會(huì)形成干擾。在保護(hù)頻段部署(GuardBandOperation)方式中利用LTE邊緣保護(hù)頻段中未使用的帶寬資源塊，最大化頻譜資源利用率。在頻段內(nèi)部署(InBandOperation)方式中占用LTE的一個(gè)物理資源塊(PhysicResourceBlock)資源來部署NB-IoT。廣覆蓋技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)網(wǎng)很多應(yīng)用場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)很弱，NB-IoT與GPRS或LTE系統(tǒng)相比，最大鏈路預(yù)算提升了20dB,相當(dāng)于提升了100倍。即使在地下車庫、地下室、地下管道等普通無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)難以到達(dá)的地方也容易覆蓋到廣覆蓋技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)和GPRS相比，NB-IoT在下行信道上覆蓋增強(qiáng)的增益主要來源于重復(fù)發(fā)送，即同一個(gè)控制消息或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在空口信道上發(fā)送時(shí)，通過多次重復(fù)發(fā)送，用戶終端在接收時(shí)，對(duì)接收到的重復(fù)內(nèi)容進(jìn)行合并，來提供覆蓋能力。在上行方向上，NB-IoT依賴功率譜密度增強(qiáng)(PowerSpectrumDensityBoosting,PSDBoosting)和時(shí)域重復(fù)(TimeDomainRepetition,TDR)來獲得比GPRS或LTE系統(tǒng)多20dB的覆蓋增強(qiáng)。低功耗技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)NB-IoT在LTE系統(tǒng)的非連續(xù)接收(DiscontinuousReception，DRX)基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，采用功耗節(jié)省模式(PowerSavingMode，PSM)和增強(qiáng)型非連續(xù)接收(EnhancedDiscontinuousReception，eDRX)兩種模式。PSM(PowerSavingMode，節(jié)電模式)是在Idle態(tài)下再新增加一個(gè)新的狀態(tài)PSM(Idle的子狀態(tài))，如圖7.6所示，在該狀態(tài)下，關(guān)閉信號(hào)的收發(fā)和接入層相關(guān)功能，相當(dāng)于部分關(guān)機(jī)狀態(tài)(但核心網(wǎng)側(cè)還保留用戶上下文，用戶進(jìn)入空閑態(tài)/連接態(tài)時(shí)無需再附著/PDN建立)，從而減少天線、射頻、信令處理等功耗。低功耗技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)圖7.6PSM模式低功耗技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)eDRX(ExtendedDiscontinuesReception，非連續(xù)接收)原理如圖7.7所示，是3GPPR13版本引入的技術(shù)，是對(duì)原DRX技術(shù)的增強(qiáng)，主要原理為支持更長周期的尋呼監(jiān)聽，從而達(dá)到節(jié)電目的。傳統(tǒng)的1.28/2.56s的DRX尋呼間隔對(duì)IoT終端的電量消耗較大，而在下行數(shù)據(jù)發(fā)送頻率小時(shí)，通過核心網(wǎng)和終端的協(xié)商配合，終端跳過大部分的尋呼監(jiān)聽，從而達(dá)到省電的目的。終端和核心網(wǎng)通過attach和TAU流程來協(xié)商eDRX的長度，可為20s、40s、80s，最大到2.92h。eDRX優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好于PSM，但節(jié)電效果與PSM相比要差些，即相對(duì)于PSM，大幅提升了下行通信鏈路的可到達(dá)性。低功耗技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)圖7.7eDRX模式大連接技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)相比于2G/3G/4G的通信系統(tǒng)，NB-IoT上行容量有50~100倍的提升，設(shè)計(jì)目標(biāo)為每個(gè)小區(qū)5萬連接數(shù)，大量終端處于休眠狀態(tài)，其上下文信息由基站和核心網(wǎng)維持，一旦終端有數(shù)據(jù)發(fā)送，可以迅速進(jìn)入連接狀態(tài)。大連接技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)圖7.8NB-IoT連接模型NB-IoT容量規(guī)劃需要與運(yùn)營商覆蓋規(guī)劃相結(jié)合，需同時(shí)滿足覆蓋和容量的要求；核心網(wǎng)無論是簽約、用戶上下文管理，還是IP地址的分配都有新的優(yōu)化需求。低成本技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)NB-IoT的低速率、低帶寬和低功耗特性帶來的是終端低成本。低速率就味著芯片模組不需要大的緩存，低功耗意味著射頻設(shè)計(jì)的要求可以降低；低帶寬則不需要復(fù)雜的均衡算法，簡(jiǎn)化盲檢次數(shù)，減小最大傳輸塊，簡(jiǎn)化調(diào)制解調(diào)編碼方式，直接去掉IP多媒體子系統(tǒng)(IPMultimediaSubsystem，IMS)協(xié)議棧，簡(jiǎn)化天線設(shè)計(jì)，相比LTE芯片來說，眾多因素使得NB-IoT芯片設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，進(jìn)而帶來低成本優(yōu)勢(shì)。低成本技術(shù)7.2NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)還有兩個(gè)因素，一是運(yùn)營商的建網(wǎng)成本，另外一個(gè)是產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度。對(duì)于運(yùn)營商建網(wǎng)成本，NB-IoT無須重新建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，RF和天線基本上都是復(fù)用的，無需重復(fù)投資，從而降低了建網(wǎng)成本。對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈來說，芯片在NB-IoT整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中處于基礎(chǔ)核心地位，現(xiàn)在幾乎所有主流的芯片和模組廠商都有明確的NB-IoT支持計(jì)劃，這將打造一個(gè)較好的生態(tài)鏈，對(duì)降低成本是大有好處的?！段锫?lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用》沈陽大學(xué)主講教師：尹浩7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系NB-IoT系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系演進(jìn)的分組系統(tǒng)(EvolvedPacketSystem，EPS)主要包括3個(gè)部分，分別是演進(jìn)分組核心系統(tǒng)(EvolvedPacketCore，EPC)、基站(eNodeB,eNB，也稱為E-UTRAN，無線接入網(wǎng))、UE用戶終端(UserEquipment，UE)NB-IoT無線接入網(wǎng)7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系NB-IoT無線接入網(wǎng)由一個(gè)或多個(gè)基站(eNB)組成，eNB基站通過Uu接口(空中接口)與UE通信，給UE提供用戶面(PDCP/RLC/MAC/PHY)和控制面(RRC)的協(xié)議終止點(diǎn)。eNB基站之間通過X2接口進(jìn)行直接互連，解決UE在不同eNB基站之間的切換問題。如圖7.10所示，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)之間通過S1接口進(jìn)行連接，eNB基站通過S1接口連接到EPC。圖7.10NB-IoT無線接入網(wǎng)架構(gòu)核心網(wǎng)7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系圖7.11NB-IoT核心網(wǎng)架構(gòu)核心網(wǎng)7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系EPC負(fù)責(zé)核心網(wǎng)部分，提供全I(xiàn)P連接的承載網(wǎng)絡(luò)，主要包括移動(dòng)性管理實(shí)體(MobilityManagementEntity，MME)、服務(wù)網(wǎng)關(guān)(ServingGateway，S-GW)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(PDNGateway，P-GW)、業(yè)務(wù)能力開放單元(ServiceCapabilityExposureFunction，SCEF)、歸屬地用戶服務(wù)器(HomeSubscriberServer，HSS)等。對(duì)于UP模式，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方式和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流量一樣，在無線承載上發(fā)送數(shù)據(jù)，由S-GW傳輸?shù)絇-GW，再到應(yīng)用服務(wù)器。這種方案缺點(diǎn)在于在建立連接時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外開銷，優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)包傳輸更快。CP模式支持IP數(shù)據(jù)和Non-IP數(shù)據(jù)的傳輸。核心網(wǎng)7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系對(duì)于CP模式，上行數(shù)據(jù)從E-UTRAN傳輸至MME,傳輸路徑分為兩條：一條分支通過S-GW傳輸?shù)絇-GW,再傳輸?shù)綉?yīng)用服務(wù)器；另外一條分支是通過SCEF連接到應(yīng)用服務(wù)器。SCEF是NB-IoT新引入的，主要用于在控制面上傳輸Non-IP數(shù)據(jù)包，并為鑒權(quán)等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供接口。通過SCEF連接到應(yīng)用服務(wù)器僅支持Non-IP數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)勢(shì)在于這一方案無須建立數(shù)據(jù)無線承載，數(shù)據(jù)包直接在信令無線承載上傳輸，因此適合非頻發(fā)的小數(shù)據(jù)包傳輸，與NB-IoT推廣的行業(yè)應(yīng)用相匹配。IoT平臺(tái)7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系從應(yīng)用框架上，IoT平臺(tái)處于終端設(shè)備與應(yīng)用平臺(tái)中間，起到橋接作用。NB-IoT設(shè)備終端接入到IoT平臺(tái)，IoT平臺(tái)對(duì)它們進(jìn)行節(jié)點(diǎn)管理、接入管理、數(shù)據(jù)接收緩存等。同時(shí)，IoT平臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)化API,方便與應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，可提供數(shù)據(jù)推送、異常告警、命令下發(fā)緩存等功能。通用IoT平臺(tái)的出現(xiàn)，方便了整個(gè)NB-IoT應(yīng)用解決方案的快速實(shí)現(xiàn)，從開發(fā)難度、功能性能、穩(wěn)定性、可靠性等多方面提供了服務(wù)和保證。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系NB-IoT終端，集成NB-IoT模組后，即可通過NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)，跟應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。目前NB-IoT模組支持兩種傳輸協(xié)議：CoAP協(xié)議、UDP協(xié)議。CoAP協(xié)議是為物聯(lián)網(wǎng)中資源受限設(shè)備制定的應(yīng)用層協(xié)議。它是一種面向網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，采用了與HTTP類似的特征，核心內(nèi)容為資源抽象、REST式交互以及可擴(kuò)展的頭選項(xiàng)等。應(yīng)用程序通過URI標(biāo)識(shí)來獲取服務(wù)器上的資源，即可以像HTTP協(xié)議對(duì)資源進(jìn)行GET、PUT、POST和DELETE等操作。若用戶直接跟私有服務(wù)器對(duì)接，則通常會(huì)基于UDP協(xié)議傳輸。CoAP協(xié)議的傳輸層使用UDP協(xié)議。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議7.3NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)體系CoAP協(xié)議中，事務(wù)層(TransactionRequest/ResponseLayer)用于處理節(jié)點(diǎn)之間的信息交換，同時(shí)提供組播和CoAPTransaction擁塞控制等功能。請(qǐng)求/響應(yīng)層(Request/ResponseLayer)UDP用于傳輸對(duì)資源進(jìn)行操作的請(qǐng)求和響應(yīng)信息。CoAP協(xié)議的REST構(gòu)架是基于該層的通信。圖7.12CoAP協(xié)議?！段锫?lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用》沈陽大學(xué)主講教師：尹浩7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景智能交通7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景智能交通系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集手段、綜合的數(shù)據(jù)處理方式、強(qiáng)大的信息處理平臺(tái)，再結(jié)合有效的商業(yè)模式，能夠有力地推動(dòng)智能交通系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)交通管理的動(dòng)態(tài)化、全局化、自動(dòng)化、智能化。共享單車7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景圖7.14NB-IoT共享單車系統(tǒng)智能停車7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景圖7.13智能停車系統(tǒng)智能停車系統(tǒng)可由三部分組成：車輛檢測(cè)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和上層應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。共享單車7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景NB-IoT方案下的共享單車具有諸多優(yōu)勢(shì)。NB-IoT終端的功耗消耗比較低，即使不用外部供電的方式，也可以將共享單車從數(shù)月內(nèi)更換一次電池延長到數(shù)年；NB-IoT基站支持大連接，在單車分布密集的區(qū)域能夠保證單個(gè)設(shè)備的正常通信；另外NB-IoT的廣覆蓋特性可以使得即使在地下車庫的共享單車也可以實(shí)現(xiàn)有效的通信。因此，NB-IoT方案的使用將會(huì)促進(jìn)共享單車的用戶體驗(yàn)和管理效率進(jìn)一步得到提升可穿戴智能設(shè)備7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景可穿戴智能設(shè)備7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景獨(dú)立可穿戴智能設(shè)備采用NB-IoT技術(shù)，不需要智能手機(jī)作為中轉(zhuǎn)，直接通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)和后臺(tái)服務(wù)器通信，因?yàn)槠浞浅５偷墓?，可以在幾年的使用期間都不需要充電，消費(fèi)者也不需要時(shí)刻擔(dān)心沒電的情況，后臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)還可以保持一個(gè)完整的連續(xù)性，為大數(shù)據(jù)分析和利用提供完美的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。智慧農(nóng)業(yè)7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景智慧農(nóng)業(yè)7.4NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景NB-IoT技術(shù)可以很好的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)管理，有效解決農(nóng)業(yè)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)中的問題，運(yùn)營商的蜂窩網(wǎng)絡(luò)趨于全覆蓋，終端節(jié)點(diǎn)的功耗控制較為理想，不需要額外增加供電解決方案，方便了安裝和維護(hù)，解決了農(nóng)業(yè)傳感網(wǎng)絡(luò)的部署痛點(diǎn)。《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用》沈陽大學(xué)主講教師：蘭麗輝7.5LoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介長距離：1~20km

節(jié)點(diǎn)數(shù)：萬級(jí)，甚至百萬級(jí)

電池壽命：3~10年

數(shù)據(jù)速率：0.3~50kbpsLoRa技術(shù)的主要特點(diǎn)LoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介歐盟區(qū)域：EU433MHz，EU863-870MHz；北美區(qū)域：US902-928MHz；中國區(qū)域：CN433、470-510MHz；亞太區(qū)域：AS923MHz；LoRa的工作頻段LoRa提供了一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案，LoRa擴(kuò)頻技術(shù)改變了傳輸功耗和傳輸距離之間的平衡；LoRa信號(hào)采用擴(kuò)頻技術(shù)發(fā)送，具有極強(qiáng)的抗干擾能力，信號(hào)比噪音弱100倍時(shí)也能檢出；通過擴(kuò)頻編碼，發(fā)送側(cè)將信號(hào)的頻帶擴(kuò)展了N倍，接收側(cè)重新恢復(fù)信號(hào)時(shí)，通過擴(kuò)頻碼的相關(guān)計(jì)算，信號(hào)強(qiáng)度增加N倍，但噪音沒有變化，這樣信噪比提升N倍，能夠有效檢出信號(hào)。LoRa擴(kuò)頻技術(shù)LoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介

LoRaAlliance聯(lián)盟于2015年上半年由思科、IBM和Semtech等多家廠商共同發(fā)起創(chuàng)立，LA聯(lián)盟制定了LoRaWAN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;

LoRa聯(lián)盟成員包括跨國電信運(yùn)營商、設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商、傳感器廠商、芯片廠商和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)等，聯(lián)盟成員已超過500家。LoRa聯(lián)盟LoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介中國LoRa應(yīng)用聯(lián)盟(ChinaLoraApplicationAlliance，簡(jiǎn)稱CLAA)由中興通訊發(fā)起，各行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新主體廣泛參與、合作共建的技術(shù)聯(lián)盟，是一個(gè)跨行業(yè)、跨部門的全國性組織。CLAA作為一個(gè)公益性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織，是全球最大的LoRa物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，CLAA聯(lián)盟企業(yè)成員中，芯片模塊、終端傳感和系統(tǒng)集成商企業(yè)較多。中國LoRa應(yīng)用聯(lián)盟LoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介LoRaWAN是用來定義LoRa網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)，是由LoRa聯(lián)盟推出的低功耗廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可以有效實(shí)現(xiàn)LoRa物理層支持遠(yuǎn)距離通信。實(shí)際上LoRaWAN指的是MAC層的組網(wǎng)協(xié)議。而LoRa只是一個(gè)物理層的協(xié)議。從網(wǎng)絡(luò)分層的角度來講，LoRaWAN可以使用任何物理層的協(xié)議，LoRa也可以作為其他組網(wǎng)技術(shù)的物理層。LoRaWANLoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介LoRaWANLoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介LoRaWAN設(shè)計(jì)了一套LoRaMAC協(xié)議，包括ClassA，B，C三個(gè)子選項(xiàng)，分別對(duì)應(yīng)三種終端類型（低功耗，功耗響應(yīng)折中，實(shí)時(shí)響應(yīng)），適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景。LoRaWANLoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介LoRaWAN使用遠(yuǎn)程星形架構(gòu)。其中網(wǎng)關(guān)用于在終端設(shè)備和中央核心網(wǎng)絡(luò)之間中繼消息。在LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)不與特定網(wǎng)關(guān)關(guān)聯(lián)。LoRaWANLoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介EndNodes（終端節(jié)點(diǎn))：包括物理層、MAC層和應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)，使用LoRa線性擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，遵守LoRaWAN協(xié)議規(guī)范，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)遠(yuǎn)距離傳輸。LoRaWANLoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介Gateway/Concentrator(網(wǎng)關(guān)/集中器):完成空中接口物理層的處理。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收終端節(jié)點(diǎn)的上行鏈路數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)聚集到一個(gè)各自單獨(dú)的回程連接，解決多路數(shù)據(jù)并發(fā)問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集和轉(zhuǎn)發(fā)。終端設(shè)備采用單跳與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通信，所有的節(jié)點(diǎn)均是雙向通信。網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過以太網(wǎng)回傳或任何無線通信技術(shù)(如3G、4G、5G)建立通信鏈路，使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP連接。LoRaWANLoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介NetworkServer(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器)：負(fù)責(zé)進(jìn)行MAC層處理，包括消除重復(fù)的數(shù)據(jù)包、自適應(yīng)速率選擇、網(wǎng)關(guān)管理和選擇、進(jìn)程確認(rèn)、安全管理等。ApplicationServer（應(yīng)用服務(wù)器）：從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器獲取應(yīng)用數(shù)據(jù)，管理數(shù)據(jù)負(fù)載的安全性，分析及利用傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行應(yīng)用狀態(tài)展示、即時(shí)警告等。LoRaWANLoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介CLAA針對(duì)中國CN470ISM頻段，定義一套網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)運(yùn)營規(guī)范，將LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)提升為運(yùn)營級(jí)。CLAA規(guī)范聚焦于LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)在中國應(yīng)用實(shí)際部署需要解決的問題。CLAA網(wǎng)絡(luò)由LoRa基站，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，應(yīng)用服務(wù)器組成。終端通過LoRa星型接入基站；基站通過寬帶IP網(wǎng)絡(luò)星型接入云化核心網(wǎng)；應(yīng)用服務(wù)通過IP網(wǎng)絡(luò)星型接入核心網(wǎng)。LoRa和NB-IOT比較LoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介LoRa和NB-IOT比較LoRa通信技術(shù)簡(jiǎn)介自由度方面：對(duì)客戶而言，使用NB-IoT主要依賴于運(yùn)營商的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，在很多條件惡劣的地方，運(yùn)營商的基礎(chǔ)設(shè)施并沒有完全覆蓋。而LoRa是一個(gè)更靈活的自主網(wǎng)絡(luò)，在任何需要的地方，都可以進(jìn)行部署，企業(yè)（甚至個(gè)人）也能成為“運(yùn)營商”。安全性方面：NB-IoT是運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，因此數(shù)據(jù)是先傳到運(yùn)營商的，許多企業(yè)不愿意把自己的數(shù)據(jù)給到別人，所以這些企業(yè)會(huì)選擇部署自己的私有LoRa網(wǎng)絡(luò)。頻段方面：LoRa工作在1GHz以下的非授權(quán)頻段（中國主要使用470-518MHz），無需申請(qǐng)即可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，故在應(yīng)用時(shí)不需要額外支付通訊費(fèi)用。《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用》沈陽大學(xué)主講教師：蘭麗輝7.6LoRa通信技術(shù)應(yīng)用智慧社區(qū)LoRa通信技術(shù)應(yīng)用社區(qū)信息化是城市信息化的重要組成部分，是城市管理及和諧社區(qū)建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是加強(qiáng)和諧社區(qū)的建設(shè)和管理、完善社區(qū)功能、提升社區(qū)服務(wù)的有效手段。推進(jìn)智慧社區(qū)建設(shè)，是黨中央、國務(wù)院立足于我國信息化和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展實(shí)際，本著以人為本執(zhí)政核心，為提升基層社會(huì)治理和城市管理服務(wù)水平而做出的重大決策。智慧社區(qū)LoRa通信技術(shù)應(yīng)用在推進(jìn)和諧社區(qū)建設(shè)中，各地高度重視社區(qū)信息化工作，積極探索，充分運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)手段管理社區(qū)、服務(wù)居民，提升了為居民服務(wù)的水平。智慧社區(qū)LoRa通信技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)智慧社區(qū)應(yīng)用方面，增加更多的物聯(lián)網(wǎng)因素，特別是針對(duì)公共設(shè)施和民生安防，例如可在社區(qū)中建設(shè)智能路燈、智能井蓋監(jiān)測(cè)、智能垃圾箱監(jiān)測(cè)管理、小區(qū)內(nèi)停車運(yùn)營、智能樓宇節(jié)能、智能配電箱監(jiān)測(cè)、智能消防監(jiān)測(cè)、社區(qū)門禁系統(tǒng)、社區(qū)安防視頻監(jiān)控等。智慧社區(qū)LoRa通信技術(shù)應(yīng)用圖中所示為應(yīng)用LoRa技術(shù)的智慧社區(qū)解決方案架構(gòu)，分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層。通過CLAA提供的LoRa網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營模式實(shí)現(xiàn)各種社區(qū)服務(wù)功能。智慧社區(qū)LoRa通信技術(shù)應(yīng)用智慧消防LoRa通信技術(shù)應(yīng)用“智慧消防”就是立足火災(zāi)防控“自動(dòng)化”、滅火救援“智能化”、日常執(zhí)法“系統(tǒng)化”、部隊(duì)管理“精細(xì)化”的實(shí)際需求，大力借助和推廣大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、GIS等新一代信息技術(shù)，創(chuàng)新消防管理模式，實(shí)施智慧防控、智慧作戰(zhàn)、智慧執(zhí)法、智慧管理。智慧消防LoRa通信技術(shù)應(yīng)用利用LoRa無線傳輸技術(shù)遠(yuǎn)距離、低頻以及低功耗的特性設(shè)計(jì)火場(chǎng)逃生動(dòng)態(tài)導(dǎo)引系統(tǒng)。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由動(dòng)態(tài)導(dǎo)引主機(jī)發(fā)送信號(hào)給布建于建筑物內(nèi)的動(dòng)態(tài)導(dǎo)引燈板，由于LoRa采用1GHz以下的低頻段，不用擔(dān)心信號(hào)受到其他無線通信的干擾，燈板在收到訊號(hào)后，會(huì)立即做出指示，引導(dǎo)避難者前往安全的逃生路徑。智慧農(nóng)業(yè)LoRa通信技術(shù)應(yīng)用智慧建筑LoRa通信技術(shù)應(yīng)用物流跟蹤、倉儲(chǔ)8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)

8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)

8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)第8章移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信(MobileCommunication)，是指通信雙方或至少有一方處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候進(jìn)行信息傳輸和交換的通信方式。移動(dòng)通信系統(tǒng)包括無繩電話、無線尋呼、陸地蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信等。無線通信是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)基本概念8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述模擬制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)1G代表：美國的AMPS、英國的TACS等。FirstPortable

CellularPhone

DynaTAC19838.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述包括語音在內(nèi)的全數(shù)字化系統(tǒng)代表泛歐的GSM，美國的DAMPS、IS-95CDMAFirstWearable

CellularPhone

StarTAC?19968.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述2G在2G基礎(chǔ)上提供增強(qiáng)業(yè)務(wù)，如WAP代表GPRS(GSM向WCDMA過渡)、EDGE2004V38.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述2.5G移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：基于GSM的WCDMA基于IS-95CDMA的CDMA2000TD-SCDMA提供的業(yè)務(wù)包括語音、傳真、數(shù)據(jù)、多媒體娛樂和全球無縫漫游等2009CLIQ8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述3G8.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展真正意義上的高速移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)FDD-LTE，TD-LTE8.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述4G實(shí)現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施三大類應(yīng)用場(chǎng)景：eMBB、uRLLC、mMTC8.1.1移動(dòng)通信的發(fā)展8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述5G移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)移動(dòng)臺(tái)(MS)基站(BS)8.1.2移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述組網(wǎng)制式

大區(qū)制一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)只有一個(gè)基站負(fù)責(zé)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述組網(wǎng)制式

小區(qū)制將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)小區(qū)每個(gè)小無線區(qū)域分別設(shè)置一個(gè)基站，負(fù)責(zé)本區(qū)的移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。在MSC的統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn)小區(qū)間移動(dòng)通信的轉(zhuǎn)接與公眾電話網(wǎng)的聯(lián)系。8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述無線小區(qū)形狀的選擇圓內(nèi)接正多邊形代替圓作為無線小區(qū)的形狀，可以得到更好的無縫覆蓋效果正六邊形小區(qū)的中心間隔最大各基站間的干擾最小8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述激勵(lì)方式

激勵(lì)的方式不同，天線的類型選擇和安裝位置也有不同。中心激勵(lì)方式采用全向天線安裝在小區(qū)中央頂點(diǎn)激勵(lì)方式采用定向天線安裝在小區(qū)頂點(diǎn)8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述無線小區(qū)的劃分(1)高密度用戶區(qū)域。采用較小面積的無線小區(qū)，或者增加小區(qū)內(nèi)的信道分配數(shù)量。(2)低密度用戶小區(qū)。采用較大面積的無線小區(qū)，或者減少小區(qū)內(nèi)信道分配的數(shù)量。(3)用戶密度發(fā)生變化時(shí)。如果密度降低，小區(qū)內(nèi)信道不需要做調(diào)整；如果密度增加，可以考慮增加小區(qū)內(nèi)的信道數(shù)量；如果密度增加到一定程度，簡(jiǎn)單地增加信道數(shù)量無法滿足需求時(shí)，可以采用小區(qū)分裂的方式。8.1.3移動(dòng)通信的組網(wǎng)覆蓋8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述頻分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess，F(xiàn)DMA)時(shí)分多址(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)碼分多址(CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)空分多址(SpaceDivisionMultipleAccess，SDMA)正交頻分多址(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，OFDMA)。8.1.4多址方式和雙工方式8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述1)頻分雙工(FrequencyDivisionDuplexing，F(xiàn)DD)

FDD采用兩個(gè)對(duì)稱的頻率信道來分別發(fā)射和接收信號(hào)，發(fā)射和接收信道之間存在著一定的頻段保護(hù)間隔。2)時(shí)分雙工(TimeDivisionDuplexing,TDD)TDD的發(fā)射和接收信號(hào)是在同一頻率信道的不同時(shí)隙中進(jìn)行的，彼此之間采用一定的保證時(shí)間予以分離。8.1.4多址方式和雙工方式8.1移動(dòng)通信技術(shù)概述典型代表基于數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)，始建于20世紀(jì)80年代美國

DAMPS系統(tǒng)

800MHz頻帶、TDMA多址技術(shù)

IS-95800MHz或1900MHz頻帶、CDMA多址技術(shù)歐洲

GSM

900MHz頻帶、TDMA多址技術(shù)、64Kb/s速率8.2.12G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)概述及發(fā)展歷史8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.2GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口移動(dòng)臺(tái)MS基站子系統(tǒng)BS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)是GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個(gè)GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。由基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)：無線部分，受BSC控制基站控制器(BSC)：控制部分，承接管理任務(wù)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)、訪問用戶位置寄存器(VLR)歸屬用戶位置寄存器(HLR)、鑒權(quán)中心(AUC)移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.2GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口GSM網(wǎng)絡(luò)接口主要接口Um接口：無線接口，即MS與BTS之間的接口，用于MS與GSM固定部分的互通，傳遞無線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等方面的信息。Abis接口：BTS與BSC之間的接口。該接口用于BTS與BSC的遠(yuǎn)端互聯(lián)，支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對(duì)BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。A接口：MSC和BSC之間的接口。該接口傳送有關(guān)移動(dòng)呼叫處理、基站管理、移動(dòng)臺(tái)管理、信道管理等信息。8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.2GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口GSM網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口B接口：MSC和VLR之間的接口C接口：MSC和HLR之間的接口D接口：VLR和HLR之間的接口E接口：MSC與MSC之間的接口F接口：MSC和EIR之間的接口G接口：VLR與VLR之間的接口H接口：HLR與AUC之間的接口8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.2GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及接口區(qū)域定義GSM系統(tǒng)，屬于小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)，服務(wù)區(qū)內(nèi)有很多基站。在服務(wù)區(qū)內(nèi)，移動(dòng)通信網(wǎng)具有控制、交換功能，以實(shí)現(xiàn)位置更新、呼叫接續(xù)、過區(qū)切換及漫游服務(wù)等功能。8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)設(shè)備識(shí)別IMEI

每一臺(tái)移動(dòng)設(shè)備均有一個(gè)唯一的移臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼移動(dòng)設(shè)備識(shí)別程序→8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)用戶識(shí)別移動(dòng)國家碼(MCC)ITU在全世界范圍內(nèi)統(tǒng)一分配和管理唯一識(shí)別移動(dòng)用戶所屬的國家，共3位，中國為460。8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)用戶識(shí)別移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼(MNC)用于識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng)，2~3位。在同一個(gè)國家內(nèi)，每一個(gè)PLMN都要分配唯一的MNC。

中國移動(dòng)系統(tǒng)使用00、02、04、08

中國聯(lián)通GSM系統(tǒng)使用01、06、09

中國電信CDMA系統(tǒng)使用03、05

電信4G使用11

中國鐵通系統(tǒng)使用208.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)用戶識(shí)別移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼(MSIN)用以識(shí)別某一移動(dòng)通信網(wǎng)中的移動(dòng)用戶。共有10位。結(jié)構(gòu)：EF+M0M1M2M3+ABCDEF由運(yùn)營商分配M0M1M2M3和移動(dòng)用戶號(hào)碼簿號(hào)碼(MDN)中的M0M1M2M3可存在對(duì)應(yīng)關(guān)系；ABCD：4位，自由分配。8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)用戶識(shí)別IMSI格式

8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼移動(dòng)臺(tái)國際ISDN號(hào)碼（MSISDN）主叫用戶為呼叫GSM網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)移動(dòng)用戶所需撥的號(hào)碼，作用等同于固定網(wǎng)PSTN號(hào)碼，是在公共電話網(wǎng)交換網(wǎng)絡(luò)編號(hào)計(jì)劃中唯一能識(shí)別移動(dòng)用戶的號(hào)碼(1)國家碼(CC)。中國的國家碼為86。(2)國內(nèi)目的地碼(NDC)，也稱網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)。中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)為134~139、150~152、188等中國聯(lián)通為130~132、185~186等中國電信為133、153、180、189等。(3)客戶號(hào)碼(SubscriberNumber，SN)，就是用戶的號(hào)碼。手機(jī)號(hào)碼：NDC+SN例如：86139123456888.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼它表示該號(hào)碼的CC為86(中國)，NDC接入號(hào)為139(中國移動(dòng))，NDC的HLR識(shí)別號(hào)為1234，客戶號(hào)碼5688。移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼(MSRN)根據(jù)GSM建議，MSRN由以下三部分組成。(1)CC：國家號(hào)(中國為86)。(2)NDC：國內(nèi)目的地號(hào)。(3)SN=用戶號(hào)。在此情況下，SN是MSC交換機(jī)的地址。例如：8613900ABCDEF。MSRN雖然看起來類似于一個(gè)手機(jī)號(hào)碼，但實(shí)際上這個(gè)號(hào)碼只在網(wǎng)絡(luò)中使用，對(duì)用戶而言是不可見的，用戶也不會(huì)感覺到這個(gè)號(hào)碼的存在。如果直接用手機(jī)撥打MSRN號(hào)碼，會(huì)聽到“空號(hào)”的提示音。8.2.3GSM系統(tǒng)的號(hào)碼8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)GPRSGPRS屬于第二代移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍?Packet)式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kb/s。8.2.4GSM2.5G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)EDGE增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)(EDGE)是一種從GSM到3G的過渡技術(shù)GSM系統(tǒng)中采用了一種新的調(diào)制方法，即最先進(jìn)的多時(shí)隙操作和8PSK調(diào)制技術(shù)。最高速率可達(dá)384Kb/s。由于EDGE是一種介于現(xiàn)有的第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的過渡技術(shù)，比GPRS更加優(yōu)良，因此也有人稱它為2.85G技術(shù)。8.2.4GSM2.5G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)8.2第二代移動(dòng)通信技術(shù)

3G是在日益增長的應(yīng)用需求的推動(dòng)下完成的，雖然第二代移動(dòng)通信擁有較高的技術(shù)和市場(chǎng)，但它的傳輸速率和業(yè)務(wù)類型方面，還是有限的。3G最早是由國際電信聯(lián)盟于1985年提出的，當(dāng)時(shí)稱為未來公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)(FPLMTS)，后改為IMT-2000，意指在2000年左右開始商用并工作在2000MHz頻段上的國際移動(dòng)通信系統(tǒng)。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.13G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述IMT-2000的目標(biāo)(1)全球漫游，以低成本的多模手機(jī)來實(shí)現(xiàn)。(2)適應(yīng)多種環(huán)境，采用多層小區(qū)結(jié)構(gòu)，將地面移動(dòng)通信系統(tǒng)和衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)合在一起，與不同網(wǎng)絡(luò)互通，提供無縫漫游和業(yè)務(wù)一致性，網(wǎng)絡(luò)終端具有多樣性，并與第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)共存和互通，開放結(jié)構(gòu)，易于引入新技術(shù)。(3)能提供高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，包括高質(zhì)量的語音、可變速率的數(shù)據(jù)、高分辨率的圖像等多種業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多種信息一體化。(4)足夠的系統(tǒng)容量，強(qiáng)大的多種用戶管理能力，高保密性能和服務(wù)質(zhì)量。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.13G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述對(duì)無線傳輸技術(shù)提出的要求(1)高速傳輸以支持多媒體業(yè)務(wù)：室內(nèi)環(huán)境至少2Mb/s；室外步行環(huán)境至少384Kb/s；室外車輛環(huán)境至少144Kb/s。(2)傳輸速率按需分配。(3)上下行鏈路能適應(yīng)不對(duì)稱業(yè)務(wù)的需求。(4)簡(jiǎn)單的小區(qū)結(jié)構(gòu)和易于管理的信道結(jié)構(gòu)。(5)靈活的頻率和無線資源的管理、系統(tǒng)配置和服務(wù)設(shè)施。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.13G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述3G標(biāo)準(zhǔn)8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.13G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述初始同步技術(shù)CDMA系統(tǒng)接收機(jī)的初始同步包括PN碼同步、碼元同步、幀同步、擾碼同步等。CAMD2000采用與IS-95系統(tǒng)相類似的初始同步技術(shù)。WCDMA系統(tǒng)的初始同步分三步進(jìn)行。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)多徑分集接收技術(shù)CDMA通信系統(tǒng)采用寬帶信號(hào)進(jìn)行無線傳輸，接收端可以分離出多徑信號(hào)，因而可以采用多徑分集接收技術(shù)，即Rake接收機(jī)來完成接收過程，在很大程度上降低多徑衰落信道造成的不利影響。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)高效信道編譯碼技術(shù)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中都采用了卷積碼和Turbo碼兩種糾錯(cuò)編碼。在高速率、對(duì)譯碼時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)鏈路中使用Turbo碼以利于其優(yōu)異的糾錯(cuò)性能；考慮到Turbo碼譯碼的復(fù)雜度、時(shí)延的原因，在語音和低速率，對(duì)譯碼時(shí)延要求比較苛刻的數(shù)據(jù)鏈路中使用卷積碼，在其他邏輯信道中也使用卷積碼。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)智能天線技術(shù)無線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、阻塞和掉話等問題一直困擾著蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。采用智能天線陣(AdaptiveAntennaArrays)技術(shù)可以提高第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量及服務(wù)質(zhì)量。智能天線陣由N單元天線陣、A/D轉(zhuǎn)換器、波束形成器(Beam-former)、波束方向估計(jì)及跟蹤器等幾部分組成。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)多用戶檢測(cè)和干擾消除技術(shù)多用戶檢測(cè)的基本思想是把所有用戶的信號(hào)都當(dāng)作有用信號(hào)，而不是當(dāng)作干擾信號(hào)。經(jīng)過近20年的發(fā)展，CDMA系統(tǒng)多址干擾抑制或多用戶檢測(cè)技術(shù)，已慢慢走向成熟及實(shí)用?？紤]到復(fù)雜度及成本等的原因，目前的多用戶檢測(cè)實(shí)用化研究，主要圍繞基站進(jìn)行。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)功率控制技術(shù)功率控制技術(shù)是CDMA系統(tǒng)的重要核心技術(shù)之一，常用的CMDA可分為開環(huán)功率控制、閉環(huán)功率控制和外觀工藝控制三種類型，在WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)中，上行信道使用了開環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)功率控制技術(shù)，下行信道采用了閉環(huán)和外環(huán)功率技術(shù)。8.3第三代移動(dòng)通信技術(shù)8.3.23G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

4G制式TD-LTE和FDD-LTE兩種從嚴(yán)格意義上來講，LTE只是3.9G盡管被宣傳為4G無線標(biāo)準(zhǔn)，但它其實(shí)并未被3GPP認(rèn)可為國際電信聯(lián)盟所描述的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)IMT-Advanced，因此在嚴(yán)格意義上其還未達(dá)到4G的標(biāo)準(zhǔn)。只有升級(jí)版的LTEAdvanced才滿足國際電信聯(lián)盟對(duì)4G的要求。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.14G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述4G的演進(jìn)8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.14G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述TDD與FDD的雙工模式對(duì)比8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.14G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述TD-LTE與FDD-LTE系統(tǒng)的差異性8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.14G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)在雙工方式、幀結(jié)構(gòu)、物理層等。

(2)設(shè)備形態(tài)的差異性主要表現(xiàn)在天饋系統(tǒng)上。類似于TD-SCDMA，TD-LTE采用了智能天線，而LTE-FDD則采用非智能天線來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。其設(shè)計(jì)上的差異性也對(duì)工程設(shè)計(jì)造成的影響，如天線負(fù)荷、塔桅承重的估算等。

(3)頻率資源的分配：LTE-FDD不能充分利用零散的頻譜資源，有頻譜浪費(fèi)。

(4)兩者的規(guī)劃設(shè)計(jì)在總體流程上是大同小異的，區(qū)別在于智能天線帶來的塔桅和天饋系統(tǒng)安裝工藝的影響。

(5)數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的特點(diǎn)在于上下行非對(duì)稱性，TD-LTE可以根據(jù)業(yè)務(wù)量的分析，對(duì)上下行幀進(jìn)行靈活配置，以更好地滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的非對(duì)稱性要求。此外，TD-LTE還具備一個(gè)LTE-FDD無可比擬的優(yōu)勢(shì)，就是與TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)共存，完全實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整合，最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)快速部署成本。接入方式和多址方案OFDMA是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，其主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，各子載波并行傳輸。盡管總的信道是非平坦的，即具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對(duì)平坦的，在每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號(hào)帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬。OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以消除或減小信號(hào)波形間的干擾，對(duì)多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率，可實(shí)現(xiàn)低成本的單波段接收機(jī)。OFDM的主要缺點(diǎn)是功率效率不高。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)調(diào)制與編碼技術(shù)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用新的調(diào)制技術(shù)，如多載波正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)以及單載波自適應(yīng)均衡技術(shù)等調(diào)制方式，以保證頻譜利用率和延長用戶終端電池的壽命。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用更高級(jí)的信道編碼方案(如Turbo碼、級(jí)連碼和LDPC等)、自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ)技術(shù)和分集接收技術(shù)等，從而在低Eb/N0條件下保證系統(tǒng)足夠的性能。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)高性能的接收機(jī)4G移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)接收機(jī)提出了很高的要求。Shannon定理給出了在帶寬為BW的信道中實(shí)現(xiàn)容量為C的可靠傳輸所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以計(jì)算出，對(duì)于3G系統(tǒng)如果信道帶寬為5MHz，數(shù)據(jù)速率為2Mb/s，所需的SNR為l.2dB；而對(duì)于4G系統(tǒng)，要在5MHz的帶寬上傳輸20Mb/s的數(shù)據(jù)，則所需要的SNR為12dB?？梢妼?duì)于4G系統(tǒng)，由于速率很高，對(duì)接收機(jī)的性能要求也要高得多。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)智能天線技術(shù)智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分利用移動(dòng)用戶信號(hào)并消除或抑制干擾信號(hào)的目的。這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)MIMO技術(shù)MIMO技術(shù)是指利用多發(fā)射、多接收天線進(jìn)行空間分集的技術(shù)，它采用的是分立式多天線，能夠有效地將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。信息論已經(jīng)證明，當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時(shí)，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和抗噪聲性能，從而獲得巨大的容量。例如：當(dāng)接收天線和發(fā)送天線數(shù)目都為8根，且平均信噪比為20dB時(shí)，鏈路容量可以高達(dá)42bps/Hz，這是單天線系統(tǒng)所能達(dá)到容量的40多倍。因此，在功率帶寬受限的無線信道中，MIMO技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量、提高傳輸質(zhì)量的空間分集技術(shù)。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)軟件無線電技術(shù)8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)軟件無線電是將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過一個(gè)通用硬件平臺(tái)，利用軟件加載方式來實(shí)現(xiàn)各種類型的無線電通信系統(tǒng)的一種具有開放式結(jié)構(gòu)的新技術(shù)。軟件無線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D和D/A變換器，并盡可能多地用軟件來定義無線功能，各種功能和信號(hào)處理都盡可能用軟件實(shí)現(xiàn)。其軟件系統(tǒng)包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、信源編碼軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件等。軟件無線電使得系統(tǒng)具有靈活性和適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和空中接口。軟件無線電技術(shù)能支持采用不同空中接口的多模式手機(jī)和基站，能實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的可變QoS基于IP的核心網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)是一個(gè)基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，同已有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比具有根本性的優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨(dú)立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。核心網(wǎng)具有開放的結(jié)構(gòu)，能允許各種空中接口接入核心網(wǎng)；同時(shí)核心網(wǎng)能把業(yè)務(wù)、控制和傳輸?shù)确珠_。采用IP后，所采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)(CN)協(xié)議、鏈路層是分離獨(dú)立的。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計(jì)核心網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)多用戶檢測(cè)技術(shù)8.4第四代移動(dòng)通信技術(shù)8.4.24G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)多用戶檢測(cè)是寬帶通信系統(tǒng)中抗干擾的關(guān)鍵技術(shù)。在實(shí)際的CDMA通信系統(tǒng)中，各個(gè)用戶信號(hào)之間存在一定的相關(guān)性，這就是多址干擾存在的根源。由個(gè)別用戶產(chǎn)生的多址干擾固然很小，可是隨著用戶數(shù)的增加或信號(hào)功率的增大，多址干擾就成為寬帶CDMA通信系統(tǒng)的一個(gè)主要干擾。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)完全按照經(jīng)典直接序列擴(kuò)頻理論對(duì)每個(gè)用戶的信號(hào)分別進(jìn)行擴(kuò)頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差；多用戶檢測(cè)技術(shù)在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用造成多址干擾的所有用戶信號(hào)信息對(duì)單個(gè)用戶的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而具有優(yōu)良的抗干擾性能，解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問題，降低了系統(tǒng)對(duì)功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統(tǒng)容量。2015年，國際電信聯(lián)盟明確了5G標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)間表，同時(shí)，不少國家也提出了自己國家的5G商用路線圖，從2020年起，全球主要國家陸續(xù)開始了5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和商用。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)8.5.15G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述1.通信業(yè)務(wù)的演進(jìn)第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)，是4G之后的延伸。5G所追求的不再是僅僅讓速度更快，而是高速度、泛在網(wǎng)、低功耗、低時(shí)延、萬物互聯(lián)、重構(gòu)安全。這意味著在5G的網(wǎng)絡(luò)下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、終端、體驗(yàn)都會(huì)發(fā)生巨大的革命性變化，也意味著5G會(huì)帶來巨大的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。如果說前四代移動(dòng)通信的發(fā)展都是為了解決“人與人之間的連接”，那么，5G就是為了解決“人與人、人與物、物與物之間的連接”，這正是萬物互聯(lián)的核心要義。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)2.5G的愿景和典型性能用戶對(duì)5G時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)有很高的期望值，希望有纖般的接入速率、“零”時(shí)延和高可靠性、擁有千億設(shè)備的連接能力、多樣化場(chǎng)景的一致體驗(yàn)和超百倍的能效提升。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)2.5G的愿景和典型性能(1)更快的體驗(yàn)速率，可達(dá)1Gbps，是4G網(wǎng)絡(luò)的100倍。(2)更大的連接數(shù)密度，每平方公里內(nèi)可達(dá)100萬連接。(3)更大的流量密度，每平方公里內(nèi)可達(dá)10~100Tbps。(4)更低的空口時(shí)延，低至1ms，是4G的5分之1。(5)更大的峰值速率，可以達(dá)到10~20Gbps，是4G的20倍。(6)更快的移動(dòng)性，可以達(dá)到每小時(shí)500公里以上的速度，是4G的4倍。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

3.5G的應(yīng)用場(chǎng)景(1)增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB，EnhancedMobileBroadband)：該使用情境涵蓋一系列使用案例，包括有著不同要求的廣域覆蓋和熱點(diǎn)。(2)超可靠和低延遲通信(URLLC，UltraReliableLowLatencyCommunication)：此場(chǎng)景下單向空口時(shí)延可達(dá)1ms，可靠性99.999%。(3)大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC，MassiveMachineTypeCommunication)：連接設(shè)備數(shù)量龐大，連接數(shù)密度為每平方公里100萬，這些設(shè)備通常傳輸相對(duì)少量的非延遲敏感數(shù)據(jù)。設(shè)備成本需要降低，電池續(xù)航時(shí)間需要大幅延長。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

4.5G的應(yīng)用視頻/VR/A：eMBB，uRLLC車聯(lián)網(wǎng)及自動(dòng)駕駛：uRLLC網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)：eMBB，uRLLC云端服務(wù)機(jī)器人：eMBB，uRLLC智慧能源：uRLLC，mMTC智慧醫(yī)療:eMBB，uRLLC智能制造:uRLLC，mMTC智慧教育:eMBB8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)有了明顯的變化。隨著總體功能的下沉，業(yè)務(wù)和控制功能更靠近邊緣，方便大流量數(shù)據(jù)的分發(fā)、降低時(shí)延。EPC（EvolvedPacketCore，分組核心網(wǎng)）被分為NewCore（5GC，5G核心網(wǎng)）和MEC（MobileEdgeComputing，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊界計(jì)算平臺(tái)）兩部分。MEC移動(dòng)到和CU一起，就是所謂的“下沉”（離基站更近）。圖8.15顯示的就是總體架構(gòu)的變化。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

8.5.25G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化1.總體架構(gòu)的變化8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

圖8.154G與5G總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)比2.接入網(wǎng)架構(gòu)的變化在5G網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)不再是由BBU、RRU、天線這些東西組成了。而是被重構(gòu)為3個(gè)功能實(shí)體：CU、DU、AAU。CU(CentralizedUnit,集中單元)：原BBU的非實(shí)時(shí)部分將分割出來，重新定義為CU，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù)。DU(DistributeUnit,分布單元)：BBU的剩余功能重新定義為DU，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)。AAU(ActiveAntennaUnit,有源天線單元)：BBU的部分物理層處理功能與原RRU及無源天線合并為AAU。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

2.接入網(wǎng)架構(gòu)的變化8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

圖8.164G與5G接入網(wǎng)架構(gòu)變化3.承載網(wǎng)的變化承載網(wǎng)是基礎(chǔ)資源，必須先于無線網(wǎng)部署到位。5G想要滿足以上應(yīng)用場(chǎng)景的要求，承載網(wǎng)是必須要進(jìn)行升級(jí)改造的。在5G網(wǎng)絡(luò)中，之所以要功能劃分、網(wǎng)元下沉，根本原因，就是為了滿足不同場(chǎng)景的需要。因?yàn)槌休d網(wǎng)的作用就是把網(wǎng)元的數(shù)據(jù)傳到另外一個(gè)網(wǎng)元上。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

4.核心網(wǎng)的變化與4G相比，5G網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)徹底改變了。5G核心網(wǎng)采用的是SBA架構(gòu)（ServiceBasedArchitecture，基于服務(wù)的架構(gòu)）。SBA架構(gòu)，基于云原生構(gòu)架設(shè)計(jì)，借鑒了IT領(lǐng)域的“微服務(wù)”理念。把原來具有多個(gè)功能的整體，分拆為多個(gè)具有獨(dú)自功能的個(gè)體。每個(gè)個(gè)體，實(shí)現(xiàn)自己的微服務(wù)。5G核心網(wǎng)就是模塊化、軟件化。就是為了“切片”，為了滿足不同場(chǎng)景的需求。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

對(duì)于移動(dòng)通信技術(shù)來說，無線空口是制約網(wǎng)絡(luò)性能的最關(guān)鍵的因素。5G通過多樣化部署、多樣化頻譜、多樣化服務(wù)和終端等手段，構(gòu)成了更強(qiáng)大的空口技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高速率、低時(shí)延，靈活應(yīng)對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)景。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

8.5.35G空口關(guān)鍵技術(shù)1.多載波技術(shù)R15標(biāo)準(zhǔn)確定采用由多載波（MCM）技術(shù)發(fā)展而來的正交頻分復(fù)用（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex）技術(shù)。下行采用的是循環(huán)前綴正交頻分復(fù)用（CP-OFDM）波形，上行采用CP-OFDM及傅里葉變換擴(kuò)展OFDM（DFT-S-OFDM，DiscreteFourierTransformSpreadOFDM）或SC-FDMA，這樣做可以有效降低發(fā)射波形的峰值平均功率比（PAPR）以減輕功放回退的要求，從而降低了終端發(fā)射機(jī)的功耗。。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

2.頻段5G系統(tǒng)中，定義了多種頻段，F(xiàn)R1和FR2分別對(duì)應(yīng)不同的頻段范圍，2.6GHz、3.5GHz和4.9GHz都屬于FR1，26GHz和39GHz則屬于FR2。中國移動(dòng)獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗(yàn)頻率資源，中國聯(lián)通獲得3500MHz-3600MHz頻段的5G試驗(yàn)頻率資源，中國電信獲得3400MHz-3500MHz頻段的5G試驗(yàn)頻率資源。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

3.超密集組網(wǎng)超密集組網(wǎng)技術(shù)就是以宏基站為‘面’，在其覆蓋范圍內(nèi)，在室內(nèi)外熱點(diǎn)區(qū)域，密集部署低功率的小基站，將這些小基站作為一個(gè)個(gè)‘節(jié)點(diǎn)’，打破傳統(tǒng)的扁平、單層宏網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式，形成‘宏—微’密集立體化組網(wǎng)方案，以消除信號(hào)盲點(diǎn)、改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋環(huán)境。5G技術(shù)引入了體積小，耗能低的微基站，這種基站可以安裝部署在城市的任何位置，可以安裝到路燈、信號(hào)燈、商場(chǎng)、住房等等。每個(gè)基站可以從其它基站接收信號(hào)并向任何位置的用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。信號(hào)接收均勻，承載量大，形成泛在網(wǎng)，解決高頻段長距離傳輸差的缺點(diǎn)。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

4.大規(guī)模天線大規(guī)模天線技術(shù)（MassiveMultiInputMultiOutput）作為5G的核心關(guān)鍵技術(shù)，在滿足eMBB、uRLLC和mMTC業(yè)務(wù)的技術(shù)需求中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。例如，針對(duì)eMBB場(chǎng)景，其主要技術(shù)指標(biāo)為頻譜效率、峰值速率、能量效率、用戶體驗(yàn)速率等，高階MU-MIMO傳輸可以獲得極高的頻譜效率，同時(shí)，隨著天線規(guī)模的增加，用戶間干擾和噪聲的影響都趨于消失，達(dá)到相同的覆蓋和吞吐量所需的發(fā)射功率也將降低，提升能量效率。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

5.高性能編碼信道編碼選擇基本原則是高編碼性能（糾錯(cuò)能力以及編碼冗余率好）、編碼效率（復(fù)雜度及能效）、靈活性（編碼的數(shù)據(jù)塊大小、能否支持“增量冗余的混合自動(dòng)重傳”）。在此基礎(chǔ)上，5G的編碼分成了以下幾種：（1）Turbo碼（2）LDPC碼（LowDensityParityCheckCode）（3）Polar碼8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

隨著5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化，網(wǎng)元設(shè)備IT化、與AI的融合及服務(wù)對(duì)象變化，使得產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)獲得了巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化使得運(yùn)營商的系統(tǒng)運(yùn)維變得更加復(fù)雜，這也為運(yùn)維服務(wù)商提供了更大的市場(chǎng)與機(jī)遇。網(wǎng)元設(shè)備IT化則打破了主設(shè)備廠商的頭部壟斷地位，小基站廠商和集成商進(jìn)入門檻變低，使得市場(chǎng)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，這也使運(yùn)營商則降低了對(duì)廠家的依賴，有了更多的采購選擇。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

8.5.45G帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)5G與AI的融合，則有利于提升運(yùn)營商的資源利用率，為AI企業(yè)創(chuàng)造了市場(chǎng)的同時(shí)，也在沖擊主設(shè)備廠商和運(yùn)維服務(wù)商的優(yōu)化業(yè)務(wù)。服務(wù)對(duì)象的變化使得行業(yè)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，同時(shí)也對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)帶來的行業(yè)應(yīng)用發(fā)展的機(jī)會(huì)。從目前看，5G與AI、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)及產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響已初步顯現(xiàn)，未來將難以估量，這是3G/4G望塵莫及的。未來，智能交通、智慧醫(yī)療、智能健康管理、智能家居、移動(dòng)電子商務(wù)、智慧工業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流都會(huì)在5G的基礎(chǔ)上形成巨大發(fā)展機(jī)會(huì)。8.5第五代移動(dòng)通信技術(shù)

8.5.45G帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)本章內(nèi)容結(jié)束，謝謝！第8章移動(dòng)通信技術(shù)9.1M2M技術(shù)9.2WSN技術(shù)9.3智能家居9.4智慧城市第9章物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的綜合應(yīng)用9.1M2M技術(shù)M2M是Machine-to-Machine/Man的簡(jiǎn)稱，是一種以機(jī)器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。9.1M2M技術(shù)9.1.1M2M系統(tǒng)架構(gòu)M2M業(yè)務(wù)是一種以機(jī)器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。它通過在機(jī)器內(nèi)部嵌入無線通信模塊，以無線通信等為接入手段，為客戶提供綜合的信息化解決方案，以滿足客戶對(duì)監(jiān)控、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和測(cè)量等方面的信息化需求。9.1M2M技術(shù)M2M業(yè)務(wù)流程涉及眾多環(huán)節(jié)，其數(shù)據(jù)通信過程內(nèi)部也涉及多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。9.1M2M技術(shù)M2M系統(tǒng)架構(gòu)包括終端、系統(tǒng)以及應(yīng)用三層。1.第一層——M2M終端2.第二層——M2M管理系統(tǒng)3.第三層——應(yīng)用系統(tǒng)9.1M2M技術(shù)9.1.2M2M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)M2M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)。1)多數(shù)性2)多樣性3)不可見性4)臨界性5)隱私問題9.1M2M技術(shù)9.1.3M2M技術(shù)組成M2M涉及5個(gè)重要的技術(shù)部分，包括智能化機(jī)器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件和應(yīng)用。智能化機(jī)器M2M硬件通信網(wǎng)絡(luò)中間件應(yīng)用9.1M2M技術(shù)9.1.4M2M應(yīng)用實(shí)例1.智能抄表系統(tǒng)該系統(tǒng)將千家萬戶的用