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连接事物而不是人:LTE的意外进化

2017年4月26日
LTE- m、窄带物联网和LTE V2X等新兴3GPP技术针对的是快速变化的任何事物连接场景中的特定用例。

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我认为我是2004年最酷的大学生,那时我可以在上课时用我的诺基亚3650移动电话。然而,GPRS网络覆盖在宾夕法尼亚州的州立大学的农村地区是参差不齐的,我不相信我曾经体验过我所承诺的40kb /s的数据速率。15年后,你、我和其他70亿手机用户的行为模式在很大程度上推动了今天的蜂窝技术,用今天的LTE-Advanced Pro和明天的5G技术提供更高的数据速率。

一个最近的研究据Juniper Research估计,到2021年,智能手机的平均月消费量将从2017年的2gb上升到每月5gb。我们就是为什么最近的蜂窝调制解调器喜欢高通的金鱼草X20的和英特尔的XMN 7560被设计成使用MIMO、载波聚合和256-QAM调制方案的组合来支持高达1 gb /s的下行链路速度。

然而,像机器通信(即物联网)这样的应用正在将移动标准推向一个完全不同的方向。这些设备需要更低的功耗和数据速率,并期望更低的成本和更高的可靠性。

今天,一些3GPP技术正在发展,以解决连接“事物”而不是人的用例,并且具有与我们已经习惯的LTE演进截然不同的功能。更具体地说,一些正在兴起的3GPP技术包括机器型通信的LTE (LTE- m)、窄带物联网(窄带物联网)和LTE车辆到一切(LTE V2X)。

LTE CAT-M1和窄带物联网

LTE- m和窄带物联网是LTE家族的一部分。它们被设计用于广泛的低功耗和低数据速率设备,作为广域网络的一部分。LTE- m最初是LTE无线电的简化,在3GPP Release 12中定义了一个新的0类(LTE CAT-0)设备。

1.窄带物联网可以部署在现有LTE传输附近,也可以部署在未使用的资源块内。

今天,在3GPP第13和14版中,LTE- m被专门称为LTE CAT-M1。这些设备使用半双工无线电,以更低的输出功率(+20 dBm而不是+23 dBm)传输,并且只需要支持1.4 mhz LTE带宽配置。此外,该标准的特点是延长了“不连续接收周期”,这允许设备通过在两次传输之间休眠40分钟来延长电池寿命。LTE CAT-M1设备的目标是消耗当今最基本的“传统”LTE无线电所需功率的约五分之一。

与LTE CAT-M1并行的是另一种被称为NB-IoT的3GPP技术,距离稍长,复杂度较低(图1).虽然在许多方面与LTE CAT-M1相似,但NB-IoT的一个显著区别是,它进一步将传输带宽降低到只有180 kHz,允许在回收的GSM频谱和未使用的LTE资源块中操作。此外,NB-IoT降低了调制复杂度,只允许简单的移相键控(PSK)调制方案(QPSK, p/2-BPSK, p/4-QPSK)。窄带物联网的一个重要设计属性是改进了链路预算,比LTE-M的链路预算好几个dB,比传统的GPRS技术高20 dB。

蜂窝V2X vs. WAVE/802.11p/DRSC

第三种正在发展的移动技术是LTE V2X,也就是通常所说的“蜂窝V2X”。虽然LTE V2X的起源始于3GPP Release 12中用于设备到设备通信的LTE直接特性,但该标准将作为3GPP Release 14的一部分正式发布。

LTE V2X是基于IEEE 802.11p的车载环境无线接入(WAVE)技术(也称为直接短距离通信)的替代品。与WAVE/802.11p/DRSC不同,LTE V2X支持直接车对车(V2V)通信和车对网(V2N)通信(图2).在V2V模式下,车辆在450米范围内可以承受高达500公里/小时的相对速度差。

2.LTE V2X支持车对车(V2V)和车对网(V2N)两种通信方式。

如今,802.11p与LTE V2X孰优孰低的话题在汽车行业引发了激烈的争论。最终,可能会有一种技术占据主导地位,但目前还不清楚哪一种才是。

无线技术继续以一种似乎只会随着时间的推移而加速的速度发展,这应该不足为奇。虽然快速的变化速度让我们作为消费者感到兴奋,但它给无线行业的工程师带来了重大挑战。

在集成电路和设备两级,引入新的无线技术会显著增加设计复杂性和测试成本。因此,工程师必须不断地寻找新的方法来降低测试成本智能测试系统.随着窄带物联网和LTE-M1无线电的目标价格低于5美元,以及无线标准每年都在变化,行业将继续采用灵活的软件定义测试设备和新的测试方法,如并行测试。

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