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機器通信 | 《5G移動無線通信技術》之八機器通信

第七節:5G系統概念

機器通信

8.1海量機器通信

海量機器通信(mMTC)為大量低成本、低能耗的裝置提供了有效連接配接方式。 mMTC 包括衆多不同的用例,包括大範圍部署的、海量的、廣泛地理分布的終端(如傳 感器和傳動裝置),這些終端可以用于監視和執行區域覆寫測量,也包括本地的連接配接用例,例如智慧家庭,或者居住區室内的電子裝置,或者個人網絡。相對于 xMBB 業務,這些 用例的共性是資料流量小,零星地産生資料。由于頻繁的電池充電和更換對于大量的終 端裝置是不現實的,事實上,終端裝置一旦被部署,将會保持在最低發送狀态,最小化終端開機時間。特别是将高能耗部分部置在基礎設施一側,和今天的網絡相比,增加了 不對稱性,這個趨勢是與 xMBB 完全背道而馳的。

mMTC 必須足夠通用,才能支援新的未知用例,而不應當限制在今天可以想象的範 圍。為了管理高度異構的 mMTC 裝置,5G 提供了三種不同的 mMTC 方案:直接網絡接 入(MTC-D)、聚合節點接入(MTC-A)和短距離 D2D 接入[當端到端 mMTC(MTC-M) 裝置處于鄰近區域時],如圖 2.4 所示。理想情況下,相同的空中接口可以用于所有三種 接入類型來降低終端成本。大多數終端将采用 MTC-D 接入方式。mMTC 的主要挑戰是 大量的終端、覆寫延伸、協定效率和廉價低能的終端,見第 14 章。

與主要賦能工具的連結

對于面向連接配接的 mMTC 流量,DyRAN、内容本地化和資料流支援通過将内容存 儲在網絡中,來降低傳輸資料量,進而延長電池的續航能力。中繼技術也可以提升 DyRAN 覆寫。與 xMBB 相反,mMTC 會受益于更緊密內建的控制面和使用者面,這也将 影響 LSCP 設計。

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8.2 超可靠機器類通信

超可靠機器類通信(uMTC)為要求嚴格的應用提供超可靠和低延遲時間通信,其中兩個 典型應用是道路安全與高效交通和工業制造(見圖2.5) ,二者都對低延遲時間和高可靠性有嚴 格要求。在道路安全和高效交通應用中,在交通參與者之間的資訊交換,使用車輛與車 輛通信(V2V)、車輛與行人通信(V2P)以及車輛和基礎設施(V2I)通信進行。道路 安全和高效交通應用的通信統稱為車輛與其他的通信(V2X),包括 V2V,V2P 和 V2I。

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V2X 通信包括周期性資訊和事件驅動資訊。周期性資訊發送用來規避險情。參與的車輛可以周期性地(例如每隔 10ms)向一定範圍内(例如 100m)的接收器廣播自己的位置、速度和移動軌迹。事件驅動資訊在監測到異常和 / 或者危險的時候發送,如檢測 到逆行車輛或者交通事故時。盡管兩種資訊都要求高可靠性,但是往往事件驅動資訊要 求更高的可靠性,即在鄰近區域要求極高可靠性和幾乎零時延。

工業制造應用主要可以分為三類:靜止裝置(包括旋轉和移動的部件,大多是室内 部署)、附屬于裝置的傳感器和生産流程控制環路的傳動裝置。

  • 自動運輸機器人(包括室内和室外)。類似于 V2X 應用,但是自動運輸機器人速 度較低,而且環境并非公共環境。
  • 附屬于其他裝置的監視傳感器。這一類傳感器的輸出不屬于生産流程控制。

在工業制造應用中,對于目标發現和通信建立的要求或許不如 V2X 嚴格,但是可 靠性要求仍然很高。是以,很多用于 V2X 的技術也可以用于工業制造。監視類傳感器 可以采用類似 mMTC 的方案,但是較高的可靠性會減少電池續航能力。uMTC 的挑戰是 快速建立通信連接配接、低延遲時間和可靠通信、高系統可用性以及高移動性,參見第 4 章。

在 DyRAN 中,uMTC 可以通過幹擾識别和幹擾抑制獲得性能提升,參見第 11 章。 在 V2X 應用中,幹擾環境快速變化。而在工業制造應用場景中,幹擾通常不是高斯分布的 [11]。與獲得更多的幹擾資訊的重要性一樣,上下文資訊和移動預測在 V2X 通信中 起着重要的作用。本地化的内容和資料流對于降低延遲時間和提升可靠性十分重要。交通狀 态資訊是本地資訊,對于其他應用(例如輔助駕駛和遠端駕駛),或許需要将應用服務 器從資料中心移到道路邊緣來降低延遲時間,這與雲計算的總體趨勢相反,也會影響 2G 架 構設計,參見第 3 章。通信快速建立和低延遲時間會影響 LSCP。多營運商 D2D 操作包括了 頻譜工具箱的頻譜接入,參見 2.2.8 節和第 12 章。

第九節:動态無線接入網絡

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