在5G的产业推动过程中,NB-IoT及eMTC是运营商LPWA网络的关键技术

物联网(Internet of
Things)在从概念提出到现在的10年时间里经历了飞速的发展,形式上出现了有线、无线等多种连接手段,范围从厘米级发展到跨国级。近年来,运营商在物联网产业也进行了深入部署,其中最具发展潜力的当属低功耗广域网络即LPWA(Low
Power Wide
Area)网络。从未来趋势看,NB-IoT与eMTC将成为承载运营商LPWA网络的重要技术。大唐移动作为移动通信综合解决方案提供商,正在积极部署上述两种技术,力争帮助运营商赢得万物互联先机。

4G移动通信技术凭借其高速数据传输能力配合智能终端的广泛应用给人们的生活带来了极大的便利,
移动宽带的用户体验逐年提升。同时,人们对于新的业务应用以及更高速的网络能力也有了更多的期盼,5G应运而生,经过全球范围内通信产业人几年的推动,已经进入了标准化阶段,距离正式商用可能也只需要再等2~3年。

Verizon给仍在使用其3G
CDMA网络的用户一点喘息的机会。该运营商证实,将在2020年底关闭网络,而不是在今年年底关闭网络。

NB-IoT及eMTC是运营商LPWA网络的关键技术

在5G的产业推动过程中,大唐凭借3G/4G技术的长期积累,引领5G技术创新,深度把握标准方向,研发预商用产品构建新网络,并积极参与5G试验,验证5G技术与组网方案,加速5G成熟。同时,大唐在新业务应用领域也进行了多方布局,持续推动产业全面合作。

Verizon发言人豪伊•沃特曼向Light
Reading证实了这一消息,并解释说此举旨在给受影响的客户“额外一年的时间来决定他们想做什么”。

在运营商LPWA网络中,NB-IoT的典型应用场景是智能表具、智慧停车、市政物联和环境监测等低速率、广覆盖的场景。在这些应用场景中,NB-IoT具有低功耗、广覆盖和低成本的优势。例如在功耗上,一个电池可以用10年;在覆盖上,与覆盖能力比较强的2G网络相比,可高出20dB,信号能够再多穿透一层墙;在成本上,机构预测单个模组价格将在未来大规模应用时达到2美元/个,意味着一个NB-IoT接入点用14元左右就能支撑十年在线。

在2017MWC上海通信展上,大唐通过场景沙盘的互动展示方式,展望5G
eMBB、mMTC、uRLLC三大典型应用场景,同时探讨相关网络技术,分析并提出了未来5G组网建设的相关方案建议。

Verizon最初在2012年暗示,它最终将停止3G服务,并在2016年确定了一个日期:2019年12月31日。2018年7月,该公司证实已停止激活3G手机。Verizon在5个月前重申了关闭3G的计划。沃特曼说,Verizon目前绝大多数流量都是通过其4G
LTE网络传输的,但他说,Verizon希望给老设备的用户更多时间升级到LTE。这也为Verizon的漫游合作伙伴提供了更多的时间来准备自己的业务,以支持这一举措。

eMTC的典型应用则是校讯通、电梯卫士、物流跟踪、行车卫士、可穿戴设备等中档速率类和低功耗大连接类应用。在eMTC的应用场景中,网络速率小于1Mbps,可支持语音及移动性管理,覆盖能力比LTE强15dB。该技术与其他物联网技术相比的差异化优势不仅体现在对语音业务的支持能力上,该技术还全部保留了网络的移动性管理能力,可满足终端移动的需求。

一、异构组网实现5G全面立体覆盖,大唐提供全场景解决方案

Verizon还说,从2020年初开始,它将不再允许客户提供3
G手机服务从一个帐户转移到另一个账户,激活现有的3G设备。这些举措显然是为了鼓励3G
CDMA老用户购买新的4G LTE手机。

大唐移动凭借过硬技术 积极向物联网领域拓展

5G无线组网将采用多种不同形态的基站产品,实现从宏覆盖到微小覆盖以及室内深度覆盖的多层次全面立体覆盖。

Verizon关闭3G
CDMA的很大一部分原因涉及LTE技术的语音。VoLTE将语音通话从Verizon的3G网络转移到LTE网络。T-Mobile和AT&T也在采取类似的策略。

大唐移动立足基础通信领域的常年积累,向物联平台与芯片模块领域进行了拓展,提供加速产业落地的简单连接服务,基于极简的模组供应与完善的平台整合能力,向应用领域提供端到端的通信解决方案。

1.3.5GHz满足独立组网要求,实现5G宏覆盖

当然,Verizon并不是唯一一家关闭老化网络、代之以更快更高效网络的无线网络运营商。例如,AT&T在2017年1月1日停止了2G无线网络的服务。根据该运营商当时提交给美国证券交易委员会的文件,其2G网络的用户总数达到了400万,其中大部分是物联网设备。Sprint最近也关闭了WiMAX网络。

提到物联网基础技术,大唐移动在网络技术,终端技术及应用业务三个方面都具有较强的领先优势。

宏站覆盖仍将是5G无线网络覆盖的主要方式,用以实现5G的室外连续覆盖及室内浅层覆盖。相比于4G网络,5G的能力需求定义有了几十倍或近百倍的提高,
eMBB场景定义的峰值速率高达10Gbps,用户体验速率达0.1~1Gbps,对应这些新的能力需求必须使用新的技术来满足。

Verizon关闭3G
CDMA业务,为运营商将专用于该网络的频谱重新分配给更新的4G或5G网络技术铺平了道路。

在通信网络侧,大唐在2016年3月正式启动了公网设备的物联网业务能力研发,支持在LTE体系上支持NB-IoT,eMTC两种基础技术。截止2016年底,完成了FDD+NB-IOT双模的产品及软件特性支持,还参与了中国移动与中国联通两家运营商组织的软件、硬件基础功能的测试,并在国内率先完成了对UL3.75K+15K两种速率的支持。同时,大唐移动还研发了针对物联业务的核心网,完成了大部分基站技术的研发,为2017年在运营商网络中商用物联网业务进行了完备的技术储备。

经过技术比选,业界广泛认同5G采用支持Massive
MIMO能力的宏站进行覆盖,Massive
MIMO技术在能够有效提升频谱效率、提升容量的同时还能够覆盖能力。

终端技术上,大唐移动积极推进与芯片厂商的合作,与高通,Intel,展讯三大主流芯片业务厂商展开合作,并积极与新兴的芯片厂商进行技术互通,完成了芯片研制阶段的互通性联调,对产业化最基础的通信业务能力提供支持。目前,大唐移动已经可以规模出货面向2G、3G、4G现有移动通信市场的物联网终端,包括多模,单模,
CAT1,多种接口的物联网通信终端。

在工信部组织的测试中,大唐3.5GHz Massive
MIMO产品进行了宏覆盖验证,在怀柔试验网进行的道路覆盖拉远测试中,测试结论印证了理论分析,4G和5G的覆盖能力非常接近,但在吞吐量方面5G相比4G有明显优势。

应用业务方面,
大唐移动联合应用领域的合作伙伴以及覆盖基础业务的运营商,共同促进物联网的快速推广与实践落地。在基础业务领域,大唐移动布局了物联网农业,物联网工业,物联网-汽车三大主要的物联网领域,并在智慧社区,智慧城市等综合性领域进行尝试与布局。农业领域,大唐移动进行了基础领域产品的研发,并在多个地方推进了基于NB-IOT应用的规模试点。工业领域,大唐移动尝试与多家企业进行合作,在智慧制造、智慧管网等业务上进行了多方探索。针对未来的车联网业务,大唐也正在积极推进LTE-V产业化落地。

2.宏微协同,构建5G基础覆盖及容量层

此外,大唐移动在物联网安全方面也进行了相应布局,研发基于NB-IoT技术的通用安全加密方案,包括物联网专用的加密芯片、适应NB-IoT的加解密算法、自主可控的操作系统和平台方案等。打造从终端到网络到平台的全环节的、可信的、可控的、安全保密的物联网系统。为一些特殊领域,如特殊资产跟踪、互联网金融、安防监控、智能工厂等网络环境提供更高和更多层次的安全机制。

面对5G的大容量需求,单层的宏站覆盖无法满足。宏站和小微站协同覆盖的方式,互为补充是有效的解决方案。此时,宏站和小基站可以与终端实现双连接,即同时为终端提供服务,宏站提供连接、覆盖及移动性,微站实现热点容量吸收。

随着时间的推移,运营商物联网已经从标准走进了现实,在产业伙伴的共同支持下,运营商基于授权频段的LPWA物联网已经成为一个毋庸置疑的全球趋势。大唐移动将凭借着在通信领域的深厚积淀,为整个产业的欣欣向荣提供有力的技术支撑。
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大唐5G怀柔试验网开展了宏微协同的测试,通过楼顶宏基站与多个地面灯杆小基站构造测试环境。试验表明,覆盖能力方面,在楼体遮挡情况下,宏站信号衰减快,此时小基站覆盖补充作用明显;在吞吐量方面,终端与宏站和小基站实现双连接,两个基站可同时为终端传输数据,移动过程中通过多个小站时无缝切换,始终保持高速率。

3.超密集组网满足热点高容量场景需求

5G时代,可以预见,传统流量密集区域(如商业区、校园、办公区、体育场馆等)将爆发出更大的流量需求,5G标准化定义了10Tbps/km2的流量密度指标(4G的100倍以上)来阐释该需求。

大唐认为,未来可以进一步采用超密集组网方式,在业务热点区域部署大量小基站(实现单位面积内低功率小基站的密度极大增加)以满足5G部分场景的大容量需求。超密集组网方案具备热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量等多项技术优势。

在工信部5G试验中,大唐建设了业内唯一的低频段热点环境进行超密集组网测试,在300平米的开放环境,建设各个密集的发射点。通过虚拟小区方式实现多小区协作,流量密度超过10Tbps/km2(达到了5G标准化定义的流量密度),同时通过协作传输大幅提升小区边缘性能近10倍。

二、5G带来更丰富场景体验,大唐从4.5G演进开始布局

1.依托窄带物联网 推动5G mMTC发展

面向未来,涵盖了人与物、物与物的连接即万物互联成为通信产业发展的重要趋势。

4.5G的蜂窝窄带物联网提前开启了物联网时代,开展网络建设,拓展业务应用,为5G
mMTC大连接物联网铺路布局。5G大连接物联网,其目标是全覆盖,其连接能力目标提升达到100万/
Km2,不局限于人类日常活动区域,开启对于更广阔世界的探索和连接。

大唐在窄带物联网领域已经具备了网络建设和服务的能力,同时在业务应用领域也多方涉及,在现网多地配合运营商打造基于物联网概念的智慧园区。

在面向5G物联网技术的研究中,考虑到未来更广泛连接的需求,大唐认为5G的物联网技术需要在4.5G窄带物联网技术基础上继续优化功耗、接入等能力,并且提出了新的非正交多址技术PDMA以提升接入效率。PDMA技术可以实现更多用户在相同时频资源上的的叠加传输,经工信部测试验证,该技术的用户接入能力相比4G
OFDMA提升至300%,同时可以提升上下行频谱效率,能够更好的支持未来物联网的海量连接。

2.从车联网向5G低时延高可靠演进

车联网技术体系中,可靠的通信网络是道路安全、提升交通效率、完善信息服务和娱乐、乃至未来实现无人驾驶的基础。目前,LTE-V技术方案可基于现有的蜂窝技术,实现车与车之间、车与路侧设备之间的通信,具有低时延、高可靠、自组织等特点,能够满足汽车防撞预警、自动刹车、信息共享等需求。

车联网LTE-V技术体现的移通通信技术低时延、高可靠特性趋势,随着新业务应用需求提出和通信技术日益成熟,将向5G
uRLLC超高可靠性与超低时延通信方向发展。5G
uRLLC时延进一步降低至1ms甚至更低,可靠性要求提高至99.999%甚至无限接近100%,在关键区域的特殊覆盖如智能工厂、道路、特殊施工区域等处,可以更好的实现车联网、工业控制、远程控制等工业互联网应用。

在车联网领域,大唐已与中国移动、中国电信、中国联通等运营商,一汽、长城、上汽等汽车企业,以及重庆汽研院、信通院等行业管理部门等达成了合作。大唐提供业界领先的车联网终端、基站、边缘云、业务应用的完整环境,并已于多地开展场地测试。同时,也是目前唯一具备芯片级预商用产品的企业。

三、关注5G网络架构演进,打造端到端产品

5G的网络架构相比4G发生了比较大的变化,其根本出发点是为了满足5G网络智能化、可重构、按需切片的需求。

在与通信产业界一同推动建立5G统一标准,促进5G产业生态完善成熟的同时,大唐重视提升自身的产业链环节能力,致力打造依托自身的5G端到端预商用产品,目前已初具成果。

5G
BBU,可支持eMBB、URLLC、mMTC三大场景。可支持CU/DU分离,支持NR新型帧结构、新参数集、新型编码等关键技术。

5G Massive MIMO
AAU,设计能力为64通道128天线,重量体积都参照运营商网络3D-MIMO产品规格设计,确保5G产品形态从外观美化到工程安装方面与4G的差距较小易被接受。在小型化产品方面,大唐规划了支持天线一体化的微站产品,可以用于灯杆安装。同时,大唐还在规划室内站产品,如pico
RRU或毫米波产品。

在5G测试仪表领域,大唐正在积极研发5G信号分析仪、5G信号源、5G终端模拟器和5G终端综测仪等一系列5G测试仪表。其中信号分析仪支持5G新空口信号的频谱分析和信号分析,5G信号源可以支持5G各种基带信号的发送,终端模拟器既可以支持单用户的5G功能和性能测试,也可以支持海量用户的模拟,5G终端综测仪支持终端的5G新空口综合测试,包括信令测试、射频信号测试、吞吐量测试和切换测试等。在工信部5G二阶段试验中,大唐测试仪表已经完成与部分厂商的5G新空口测试。

大唐5G核心网设计遵循全服务化架构,满足电信级可靠性。通过硬件虚拟化,软件模块云化的实现方式,具备运维自动化的能力。大唐5G核心网具备高性能电信云环境,大容量,可快速部署。同时具备多业务融合边缘计算平台,通过全云化方案,实现业务驱动、就近分流。大唐5G核心网能力通过了工信部5G一阶段技术试验的测试验证,设计能力指标优异,并且通过了C/U分离、网络重构、边缘计算、网络切片全部四大项技术测试。

四、大唐5G推进计划

配合5G标准化进程,大唐积极响应工信部试验计划并同时兼顾配合运营商的5G推动计划,制定了相应的5G推进计划。

2016年,大唐的5G原理样机已经通过工信部的一阶段测试。目前,大唐的5G预商用产品已经在怀柔试验网络中部署,并及开展工信部二阶段测试。同时,大唐积极配合运营商开展针对性的面向未来商用的5G产品及网络技术试验,计划在年内开展7个站规模的外场试验。

在2018年及之后,大唐将对预商用产品能力逐步增强,并按照运营商需求定制端到端商用产品。同时将逐步扩大外场试验规模,通过更大规模的网络测试推动产品和技术成熟,促进5G的正式商用。
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