5G专题：海量机器类通信物联网

为了促进全球社会日益增长的以数据为中心的行为，需要对无线通信进行最新分类。3GPP版本13中定义的一个新分类是海量机器类通信（mMTC）。创建了一种新的无线技术，即窄带物联网（NB-IoT），可实现大量自主/半自主设备之间的通信。这一新标准要求重新设计物理层，优化资源分配以及对无线电技术进行创新，从而更好地适应可能依靠电池运行的大量低功耗分布式设备。还有其他用于物联网设备无线联网的无线标准，包括LTE-M、Thread、Cat M和LoRa（所有低功耗广域网技术）。

由于某些海量机器类通信（mMTC）的性质，其他无线网络性能因素或关键性能指标（KPI）也是至关重要的，包括可靠性、延迟、效率、可扩展性、成本和可配置性。这项新标准导致的结果是，这样的系统最终能够支持每平方公里一百万个物联网设备的元件密度。这些设备可以是任何事物，包括远程数据记录器和无线工业控制网络。

已经推出了基于pre-5G网络技术（主要是4G-LTE）的早期机器类通信（MTC）型无线网络。尽管这些网络不能完全满足海量机器类通信（mMTC）的要求，但它们确实弥补了典型4G-LTE网络以用户为中心的语音、文本和数据服务与海量机器类通信（mMTC）的预期未来需求之间的差距。窄带物联网（NB-IoT）网络的当前版本通常是对现有4G-LTE资产的软件升级，可能在预期使用的关键区域中添加了小型蜂窝和分布式天线系统（DAS）。这些早期的机器类通信（MTC）网络不太可能处理大量设备，也可能缺乏海量机器类通信（mMTC）的可靠性、延迟和覆盖范围。目前，这些技术使用LTE信道之间的保护频带，避免对用户蜂窝业务的干扰。

一些预测表明，到2025年，窄带物联网（NB-IoT）和类似网络的连接将从目前的几百万个增长到数十亿个。这种类型的大规模系统部署需要极低的成本和高效的物联网芯片，以及更可靠的覆盖范围，以支持海量机器类通信（mMTC）应用。目前创建海量机器类通信（mMTC）基础架构的主要挑战是要求能够有效处理大范围机器类通信（MTC）分类的天线和无线电技术。当前的蜂窝无线电技术通常可以处理大型蜂窝塔中数百种（可能是数千种）这种类型的连接。但是，为了满足即将到来的海量机器类通信（mMTC）物联网设备的密度和功能，越来越需要更多分布式和功能强大的无线电和天线硬件。