NB-IoT规格战打响,5G通讯将是物联网契机.doc

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时间:2018-12-04

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1、NB-IoT规格战打响,5G通讯将是物联网契机  现今无线通讯发展飞快,且应用触角更开始拓展到各种物与物的连结。因此,即便4G网路还在持续扩展布建,5G标准大战早已烟硝弥漫,特别是窄频物联网(NB-IoT)标准,已成为各方人马积极布局的主战场之一。  现今无线通讯发展飞快,全球无线通讯,发展得如火如荼,人们对于行动通讯、影音传输或终端应用的需求日与俱增,所到之处网路无所不在,因此即便4G还再持续扩展布建时,5G的世代也宣告即将到来,当中所含的商机更是无限。  在国内,经济部预计6年后,国内通讯业产值可达2千亿美元,因此为了迎接这庞大的通讯蓝海,各国无不积极地要抢先一

2、步占得先机,纷纷投入许多资源及研究,对于下一代5G通讯进行规划和开发,想掌握其中的关键技术及专利,以提高被第三代合作夥伴计画(3rdGeneraTIonPartnershipProject,3GPP)标准采纳的机会,俾助国内通讯相关产业未来的发展。    5G通讯性能大耀进  在产业发展迅速的情况下,用户端的各样应用也随之增加,在面对全球用户对于数据传输与网路容量需求越来越高的状况下,5G网路便因应而生,3GPP的5G相关的标准技术预计将在2016定案,在2020年预估相关产品将可步入商用阶段。在其未来发展,不仅需要大的传输速率,并且还要比现今大以数倍的连结数,全球

3、将走入万物皆联网的时代(图1)。    图1 5G发展趋势  知名谘询机构麦肯锡指出,2025年物联网(IoT)的应用产值将达到11.1兆美元,5G提出低延迟、高传输、低耗能、大连结等特性,5G行动通讯预计在2020年全球将有500亿个终端产品具备上网功能,整体系统容量(Capacity)需求也较4G增加1000倍以上,并且其传输延迟必须小于1毫秒(ms),因此下一代5G通讯的效能提升及技术挑战势必比先前更加严峻。  随着智慧电表、智慧家电、智慧工厂、可穿载设备这些应用型终端的大量出现,越来越多的工作和生活都须要透过智慧终端来解决,对此,高密度的连结及降低终端成本需

4、求变得越来越大,必要有新的技术来因应这样的需求。    5G关键技术剖析  在5G未来发展,不仅需要大的传输速率,并且还要比现今大以数倍的连结数,全球将走入万物皆联网的时代,在3GPP首先提出机器对机器(M2M)/机器类型通讯(MachineTypeCommunicaTIon,MTC),其设计的目标主要有更低的设备成本、更低的功耗、更大的覆盖率和支援大量的设备连线,但外界多数认为这只是一个过渡阶段的版本,因为其功耗和建置成本还是过高,对于需要更低功耗及更大量的连结数的应用来说,其还是不够为一可使用的技术,因此3GPP在R13提出一种更低传输资料量,更低的设备成本、更

5、广覆盖率的技术,称做NB-IoT(Narrowband-InternetofThing),其最大的传输资料量为200kbit/s,频宽也降至200kHz,并且其覆盖率可在提升数倍,因此各主流电信营运商无不极力支持此技术(表1)。      NB-IoT抢进物联网蓝海  物联网已发展多年,各式的应用及技术都相继被提出,如LoRa和SIGFOX,也都强调低功耗以及广大覆盖率的需求,但由于LoRa及SIGFOX使用非授权频谱,因此代表不管任何人皆可使用此频段,也形成许多不可控制的干扰问题,这变成在使用上非常不可靠,因此全球各大电信营运商倾向支持3GPP所提出之NB-IoT

6、的技术,由于其使用授权频段,并且可以在原本的蜂巢式网路设备上快速部署NB-IoT的建置,对营运商而言便可以节省布建成本及快速整合原有长程演进计画(LTE)网路,因此可以预见未来NB-IoT将为全球主流电信商所推行的方向。  NB-IoT为一低功耗广域网路(LowPowerWideArea,LPWA)的技术,其特点便是极低的功耗和广大的覆盖率及庞大的连结数,其装置覆盖范围可以提升20dB,并且电池寿命可以超过10年以上,每个NB-IoT载波最多可支援二十万个连结,而且根据容量需求,可以透过增加更多载波来扩大规模,使单一基地台便能支援数百万个物联网连结。  在NB-Io

7、T的设计上有几项目标,一为提升涵盖率,可以藉由降低编码率(CodingRate)来提升讯号的可靠性,进而使讯号强度微弱时,依旧能够正确解调,达到提高覆盖率的目的,另外为要大幅提升电池使用周期,其发送的能量最大为23dBm,约为200毫瓦(mW),还有为降低终端的复杂度,因此其调变上使用恒定包络(ConstantEnvelope)的方式,可以使功率放大器(PowerAmplifier,PA)运作于饱和区间,让传送端有更好的使用效率,在实体层设计上,也可以简化部分元件,使复杂度降低,还有为减少系统频宽,其频宽设计在200kHz,因为在物联网上不需要这么高的传输速率,

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