Page 15 - 网络电信2018年10月刊下
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点。SigFox以超窄带技术建设物联网设备专用的无线网络，提                           5G可以满足未来物联网的需求，但是5G  IoT的体系结构也
            供一个完整的端到端连接解决方案。                                     面临着设备之间的可信通信，安全问题等一系列研究挑战。虽
                NB-IoT和eMTC都是窄带LTE技术，跟现有的LTE网络比较，                然对5G  IoT已经做了很多的研究工作，但仍然存在一些技术挑
            它们都通过较大程度降低传输速率的方式来实现低数据速率                           战。
            的物联网设备的连接。具体来说，NB-IoT使用的带宽大约为                            5G  IoT体系结构的设计本身就是一个巨大的挑战。由于大
            200KHz，而eMTC技术使用1.4MHz带宽；NB-IoT支持100Kbps以下           量物联网设备，网络可扩展性成为一个主要问题，同时管理大
            速率传输较低的流量数据，而eMTC支持最高1Mbps数据传输速                      量物联网设备的状态信息也是一个需要考虑的问题。
            率。                                                       同时，还需要考虑到5G  IoT的互操作性和异构性。异构网
                                                                 络之间的无缝互连同样也是一项重大的挑战，大量物联网设备
                二、5G网络主要技术                                       通过通信技术与其它智能网络或应用连接进行通信、传播以及
                5G移动网络无线通信所依靠的技术主要包括高效能的无线                       收集重要信息等活动，它们之间的互操作性也是必须要解决的
            传输技术和高密度的无线网络技术。在无线通信系统中，采用                          一个重要问题。同时，结构设计还需要考虑到5G  IoT安全保障
            多天线技术能够显著提高无线网络系统的频谱效率和数据传输                          和隐私问题。
            的可靠性。作为5G网络的关键技术之一，滤波器组的载波器技                             无线软件定义网络对于5G数据网络的有效性来说也仍然是
            术（FBMC），通过合成滤波器组来实现发射端的多载波调制，                        一个重要挑战。为了保证高度灵活的核心网络，可扩展的SD-CN
            利用分析滤波器组来实现接收端的多载波解调。相较于OFDM                         对网络可扩展性提出了挑战。同时，控制分离数据平面对于
            （即正交频分复用）技术，它在每个子载波上使用单独的滤波                          大多数SDN来说都比较困难。NFV与SDN高度互补，但不依赖于
            器，以消除子载波间的干扰。                                        SDN，它运行在第三方公共云上，因此安全跟隐私也成为一大问
                在无线网络技术方面，集中化的、协作的、“云”化的                         题。
            无线接入网（C-RAN）技术、软件定义网络SDN、网络功能虚拟                          针对5G  IoT，提出了大量物联网解决方案，同时5G  IoT的
            化NFV技术、超密集网络技术UDN、自组织网络SON、Multi-RAT                 标准化也会使得物联网应用实现及开发变得更加容易。但是由
            技术、设备到设备D2D技术都是5G网络架构的候选关键技术。                        于在5G  IoT中网络和设备的多样性，IoT系统和应用缺乏一致性
            C-RAN是基于集中化处理、协作                                                            和标准化，因此提出的物联网解
            式无线电和实时云计算架构的                                                               决方案仍存在很多障碍和挑战。
            绿色无线接入网架构。网络功                                                               5G  IoT涉及两种标准。一是技术
            能虚拟化NFV技术通过软硬件解                                                             标准，包括无线通信，数据汇总
            耦及功能抽象，使网络设备不                                                               标准等；二是监管标准，包括数
            再依赖于专用硬件，实现资源                                                               据的安全性和隐私性，例如通用
            充分的、灵活的共享，增强了                                                               数据保护法则（2018），安全解
            网络弹性和自适应性。                                                                  决方案，密码原语等。
                                                                                            对于5G  IoT的研究目前还处
                三、5G  IoT关键技                                                            在初级阶段，除了要解决上述遇
            术                                                                           到的挑战外，还应对未来的研究
                作为5G网络的关键技术之                                                            趋势进行探索。由于物联网的多
            一，NFV旨在为5G  IoT应用提供                                                         样性，5G IoT将会越来越分散，因
            可扩展的、灵活的网络，这将                                                               此需要开发更加复杂的技术，例
            使得基于分布式云的自定义网络切片为5G  IoT应用创建可编程                      如NVFs来管理5G  IoT。边缘计算是5G  IoT的另一个关键用例。
            网络环境。NFV能够将一个物理网络分成多个虚拟网络，其中设                        边缘计算结合5G网络将推动物联网设备成为物联网的核心，并
            备可根据应用需求重新配置来构建多个网络。                                 且将显著提升相关应用计算能力，例如AR/VR。除此之外，在高
                在两个设备（D2D）之间建立短程通信成为5G  IoT数据传输                  设备密度的情况下，实现上下文感知解决方案将会有效增加物
            的新方式，这将降低5G  IoT应用的功耗，提高其负载的平衡，                      联网实体规模，增强移动性和异构性。
            为边缘用户提供给更好的QoS。正因为如此，D2D通信正在逐步
            成为领先的技术。D2D还可被用作NB-IoT上行链路的扩展，可以                         五、结论
            通过NB-IoT建立路由蜂窝链路。并且在物联网中，D2D可与移动                         随着5G技术的日渐成熟，5G网络将在2020年得到部署并开
            NB-IoT用户设备配合使用。                                      始商用。5G网络的很多关键技术就是为了满足物联网应用需要
                在未来5G系统中，MTC通信，毫米波，移动边缘计算，软件                     而开发的，它解决了很多物联网发展受限的主要瓶颈和挑战。
            定义网络SDN，网络功能虚拟化NFV和窄带物联网NB-IoT等都将                    但同时，5G  IoT也仍然面临着很多亟待解决的关键挑战，只有
            在IoT中扮演重要角色。                                         很好地解决了这些现存的问题，5GIoT才能真正发挥它的巨大潜
                                                                 力，实现万物智能互联，彻底改变我们的生活，彻底改变整个
                四、5GIoT挑战及发展趋势                                   世界。                                      >>下接54页

                                                       网络电信 二零一八年十月                                            17
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