《移动通信》课件第九章 移动通信新技术应用.ppt

1、移动通信移动通信第九章第九章 移动通信新技术应用移动通信新技术应用Mobile Communication Theory目录目录概述概述9.1移动通信新型技术应用移动通信新型技术应用9.2移动通信技术发展趋势移动通信技术发展趋势9.39.2.1物联网物联网9.2.2车联网车联网9.2.3工业互联网工业互联网9.2.4无人机通信无人机通信Mobile Communication Theory学习重点与要求学习重点与要求了解移动通信的各种新型技术应用；了解移动通信的各种新型技术应用；了解未来移动通信技术的发展趋势。了解未来移动通信技术的发展趋势。Mobile Communication Theor

2、y9.1 9.1 概述概述p 上世纪上世纪80年代年代-至今：至今：1G4G，正向，正向5G迈进迈进;引入新技术引入新技术系统性能快速提升。系统性能快速提升。4G数据传输速率数据传输速率数百数百Mbps，移动网络能力提升移动网络能力提升推动了各种新型应用发展。推动了各种新型应用发展。面向2020年及未来，移动通信还将与物联网及各类垂直行业应用广泛结合，从而迎来更加广阔的发展空间。而且还能够与无人机、无人驾驶汽车、机器人等新型移动载体相结合，开创出全新的应用领域。在移动互联网方面，移动视频、社交网络、在线游戏等应用领域不断出现颠覆式创新，Mobile Communication Theory9.

3、2.1 9.2.1 物联网物联网p 物联网（物联网（Internet of Things，IoT）：就是物物相连的网络。：就是物物相连的网络。p 物联网的定义物联网的定义：通过射频识别（：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。识别、定位、跟踪、监控和管理。Mobile Communication Theory9.2.

4、1 9.2.1 物联网物联网p 物联网在具有广泛的用途，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、物联网在具有广泛的用途，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、农业栽培、水系监平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、农业栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域，以至于在各行业都被冠以测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域，以至于在各行业都被冠以“智能智能”，如图所示。，如图所示。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网p 物联网实现了物与物、物与人物联网实现了

5、物与物、物与人之间的相互连接沟通，以及环之间的相互连接沟通，以及环境与信息状态的实时共享与智境与信息状态的实时共享与智能化的收集、处理、传递、执能化的收集、处理、传递、执行行p 只要涉及到信息技术的应用都只要涉及到信息技术的应用都可以纳入物联网的范畴。可以纳入物联网的范畴。p 在物联网中将计算机、物体以在物联网中将计算机、物体以及动物相连的无线通信方式有及动物相连的无线通信方式有哪些呢？哪些呢？一类是以一类是以ZigBee、WiFi、蓝牙为代表的近距离无线通蓝牙为代表的近距离无线通信技术；信技术；另一类是远距离广域网无线另一类是远距离广域网无线通信技术。通信技术。Mobile Communic

6、ation Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-远距离无线通信技术远距离无线通信技术 窄带物联网通信 技术 机器类型通信技术 低功率远距离通信技术近距离通近距离通信技术信技术 低功耗蓝牙 ZigBee 低频段、低功耗无线局域网远距离通远距离通信技术信技术Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-远距离无线通信技术远距离无线通信技术p 窄带物联网通信技术（窄带物联网通信技术（NB-IoT）基于蜂窝的窄带物联网（基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）是万物互）是万物互联网络的

7、一个重要分支。联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，占用构建于蜂窝网络，占用180KHz带宽，可直接部带宽，可直接部署于署于GSM网络、网络、UMTS网络或网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT有三种可能的部署方式：有三种可能的部署方式：独立部署（独立部署（Stand alone operation）适用于重耕适用于重耕GSM频段。频段。GSM的信道带宽为的信道带宽为200KHz，这对，这对NB-IoT 180KHz的带宽来说足够，两边还能留出的带宽来说足够，两边还能留出10KHz的保护间隔。的保护间隔。保护带部署（保护带部

8、署（Guard band operation）适用于适用于LTE频段，利用频段，利用LTE频段边缘的保护频带来部署频段边缘的保护频带来部署NB-IoT。带内部署（带内部署（In-band operation）适用于适用于LTE频段，直接利用频段，直接利用LTE载波中间的资源块来部署载波中间的资源块来部署NB-IoT。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-远距离无线通信技术远距离无线通信技术NB-IoT多址技术多址技术上行采用上行采用SC-FDMA多址技术，下行采用多址技术，下行采用OFDMA多址技术。多址技术。下行发射功率为下行发射功率为4

9、3 dBm，上行为，上行为23 dBm，调制方式采用，调制方式采用QPSK和和BPSK。NB-IoT的最大特点是低功耗的最大特点是低功耗除了本身的传输速率比较低外，除了本身的传输速率比较低外，NB-IoT还引入了还引入了eDRX（extended Discontinuous Reception）省电技术和）省电技术和PSM（Power Saving Mode）省电模式，是省电的主要原因。省电模式，是省电的主要原因。eDRX能够延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少信号接收能够延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少信号接收单元不必要的工作，使得终端的睡眠时间更长，从而功耗也就单元不必要的工作，使得终

10、端的睡眠时间更长，从而功耗也就更低。更低。在在PSM模式下，模式下，NB-IoT终端仍然注册在网，但不接收信令，从终端仍然注册在网，但不接收信令，从而使终端更长时间处在深睡眠以达到省电的目的。而使终端更长时间处在深睡眠以达到省电的目的。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-远距离无线通信技术远距离无线通信技术p 机器类型通信技术（机器类型通信技术（MTC/eMTC）MTC是机器类型通信（是机器类型通信（Machine-Type Communication）的简称，它能够以自）的简称，它能够以自主、可靠和经济高效的方式实现机器之间的连接。主、

11、可靠和经济高效的方式实现机器之间的连接。核心网和核心网和RAN的过载控制和拥塞控制：的过载控制和拥塞控制：当部署大量当部署大量MTC设备时，网络容易出现过载的问题，因为当大量设备时，网络容易出现过载的问题，因为当大量MTC设备同时触发注册网络（例如网络断电后重启），可能会发生设备同时触发注册网络（例如网络断电后重启），可能会发生信号浪涌现象。通过将信号浪涌现象。通过将MTC UE设备标记为设备标记为“低访问优先级低访问优先级”，标识，标识这种设备能够容忍时延，进而能够防止和控制信令浪涌的出现。这种设备能够容忍时延，进而能够防止和控制信令浪涌的出现。当核心网向当核心网向RAN指示过载时，指示过载

12、时，RAN将拒绝来自将拒绝来自“低访问优先级低访问优先级”UE的连接请求，扩展重新连接等待时间长达的连接请求，扩展重新连接等待时间长达30分钟。分钟。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-远距离无线通信技术远距离无线通信技术降低降低复杂度的低成本复杂度的低成本MTC技术技术：将数据的最大带宽减少到将数据的最大带宽减少到3MHz或或5MHz的较窄带宽；的较窄带宽；将接受天线的数量减少到将接受天线的数量减少到1，这也限制了对某些，这也限制了对某些MIMO传输模式的支持；传输模式的支持；并将设备支持的峰值数据速率降低至并将设备支持的峰值数据速率降

13、低至1 Mbps。在在增强型增强型MTC（eMTC：enhanced MTC）：）：进一步降低设备成本；进一步降低设备成本；扩展扩展MTC设备的覆盖范围，使其能够在增加至少设备的覆盖范围，使其能够在增加至少15dB耦合损耗的情况下耦合损耗的情况下也能工作。也能工作。未来未来MTC标准将会持续发展并给行业带来挑战，其某些属性（如成本、覆标准将会持续发展并给行业带来挑战，其某些属性（如成本、覆盖率、移动性和安全性）相对其他技术来说具有优势，但任何技术都有其盖率、移动性和安全性）相对其他技术来说具有优势，但任何技术都有其特定的使用场景，可以预见的是特定的使用场景，可以预见的是MTC将与其他的物联网通

14、信技术实现共存将与其他的物联网通信技术实现共存。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-远距离无线通信技术远距离无线通信技术p 低功耗远距离通信技术（低功耗远距离通信技术（LoRa）LoRa的全称是的全称是“Long Range”，是一种基于扩频技术的低功耗远距离无线通，是一种基于扩频技术的低功耗远距离无线通信技术。信技术。基本特征：基本特征：LoRa无线技术使用全球免授权频段，包括无线技术使用全球免授权频段，包括433 MHz、868 MHz、915 MHz等；等；基站或者网关有很强的穿透能力，在郊区连接传感器的距离可达基站或者网关有很强的

15、穿透能力，在郊区连接传感器的距离可达1530km；LoRa使用异步通信协议，节点可以根据完成任务的不同进行长短不一的使用异步通信协议，节点可以根据完成任务的不同进行长短不一的休眠，辅以较低的数据速率，使得电池的寿命可达休眠，辅以较低的数据速率，使得电池的寿命可达310年。年。特点：特点：覆盖范围广、电池寿命长、且节点可达百万级，这些显著的特点使覆盖范围广、电池寿命长、且节点可达百万级，这些显著的特点使得得LaRa技术非常适用于要求功耗低、远距离、大量连接的物联网应用。技术非常适用于要求功耗低、远距离、大量连接的物联网应用。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2

16、.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术p 低功耗蓝牙低功耗蓝牙 蓝牙（蓝牙（Bluetooth）是一种短距离通信无线通信技术，支持包括移动电话、）是一种短距离通信无线通信技术，支持包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间进行高效的无线信息交换。、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间进行高效的无线信息交换。基本信息：基本信息：在业务支持上在业务支持上，蓝牙规范支持数据业务和话音业务的传输；，蓝牙规范支持数据业务和话音业务的传输；在工作模式上在工作模式上，蓝牙设备可以有两种选择，即主设备（，蓝牙设备可以有两种选择，即主设备（Master）方式和）方式和从设备（从设备

17、（Slave）方式，主设备负责设定调频序列以及控制主从设备之间）方式，主设备负责设定调频序列以及控制主从设备之间的业务传输时间与速率，从设备必须与主设备保持同步；的业务传输时间与速率，从设备必须与主设备保持同步；Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术 基本信息：基本信息：在组网方式上在组网方式上：蓝牙规范支持和两种组网模式。蓝牙规范支持和两种组网模式。微微网（微微网（Piconet）：一个主设备所支持的活跃从设备最多不超过一个主设备所支持的活跃从设备最多不超过7个。个。散射网（散射网（Scatternet

18、）：多个多个Piconet可以通过节点桥接的方式构成可以通过节点桥接的方式构成Scatternet，但蓝牙规范并没有对散射网构成的细节进行定义。，但蓝牙规范并没有对散射网构成的细节进行定义。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术 短距离、低成本、高效、使用简单是蓝牙技术兴起的原短距离、低成本、高效、使用简单是蓝牙技术兴起的原Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术p ZigBee 蓝牙的问题蓝牙的问题：在蓝牙技术的使用

19、过程中，人们发现蓝牙尽管有许多优点，在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷，尤其对工业、家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，但仍存在许多缺陷，尤其对工业、家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂、功耗大、传输距离近，且组网规模太小。随着工业蓝牙技术显得太复杂、功耗大、传输距离近，且组网规模太小。随着工业自动化对无线通信的需求越来越强烈，自动化对无线通信的需求越来越强烈，ZigBee技术应运而生。技术应运而生。ZigBee是基于是基于IEEE 802.15.4标准的低功耗个域网标准的低功耗个域网协议协议。Mobile Communication Theor

20、y9.2.1 9.2.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术 ZigBee网络拓扑结构网络拓扑结构 星状网络星状网络：由一个协调器和多个终端设备组成，只存在协调器与终端之间：由一个协调器和多个终端设备组成，只存在协调器与终端之间的通信，终端设备间的通信都需通过协调器的转发。的通信，终端设备间的通信都需通过协调器的转发。树状网络树状网络：由一个协调器和一个或多个星状结构连接而成，终端设备除了：由一个协调器和一个或多个星状结构连接而成，终端设备除了能与自己的父节点或子节点进行点对点直接通信外，其他只能通过树状路能与自己的父节点或子节点进行点对点直接通信外，其他只能通过树状路由完成消

21、息传输。由完成消息传输。网状网络网状网络：是在树状网络基础上实现的，与树状网络不同的是，它允许网：是在树状网络基础上实现的，与树状网络不同的是，它允许网络中所有具有路由功能的节点直接互连，由路由器中的路由表实现消息的络中所有具有路由功能的节点直接互连，由路由器中的路由表实现消息的网状路由。该拓扑的优点是减少了消息延时，增强了可靠性，缺点是需要网状路由。该拓扑的优点是减少了消息延时，增强了可靠性，缺点是需要更多的存储空间开销。更多的存储空间开销。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术 ZigBee适合用于适

22、合用于自动控制自动控制和和远程控制远程控制领域，可以嵌入到各种联网领域，可以嵌入到各种联网设备中。设备中。主要特性主要特性：短时延短时延高容量高容量高安全高安全免授权频段免授权频段低功耗低功耗低成本低成本低速率低速率近距离近距离 主要应用主要应用智能家居智能家居工业控制工业控制自动抄表自动抄表医疗监护医疗监护Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术p 低频段、低功耗无线局域网（低频段、低功耗无线局域网（802.11 ah）IEEE 802.11 ah标准运行在标准运行在1 GHz以下频段（以下频段（Sub

23、1GHz），是一种免），是一种免许可频带上的新型许可频带上的新型WLAN系统标准，被视为应用高能效、远距离、可扩展系统标准，被视为应用高能效、远距离、可扩展Wi-Fi来实现物联网通信的重要技术。来实现物联网通信的重要技术。802.11 ah频段频段Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术802.11 ah主要用于满足物联网需求，其典型的应用场景有三个：主要用于满足物联网需求，其典型的应用场景有三个：（1）应用场景）应用场景1：传感器和智能抄表。：传感器和智能抄表。该场景下，该场景下，802.11 ah主要作

24、为末梢网络使用，用于将传感器采集主要作为末梢网络使用，用于将传感器采集的数据传输到上一级网络和应用平台。的数据传输到上一级网络和应用平台。（2）应用场景）应用场景2：传感器和智能抄表回传链路。：传感器和智能抄表回传链路。该场景下，该场景下，802.11 ah主要作为回传链路使用，将更底层网络采集主要作为回传链路使用，将更底层网络采集的数据传输至应用平台。的数据传输至应用平台。（3）应用场景）应用场景3：Wi-Fi覆盖扩展。覆盖扩展。该场景下，该场景下，802.11 ah主要用于扩展主要用于扩展Wi-Fi网络的覆盖范围，并能网络的覆盖范围，并能为蜂窝网络提供业务分流功能。为蜂窝网络提供业务分流功

25、能。Mobile Communication Theory9.2.1 9.2.1 物联网物联网-近距离无线通信技术近距离无线通信技术802.11ah与运行在与运行在2.4GHz/5GHz频带的现行频带的现行802.11标准相比，优势：标准相比，优势：传输距离更远，网络覆盖范围更大传输距离更远，网络覆盖范围更大；传输贯穿性更好，适合室内至室外的应用；传输贯穿性更好，适合室内至室外的应用；功耗更低。功耗更低。取决于两方面：取决于两方面：一是低的工作频段，一是低的工作频段，二是针对低功耗、多节点而改进设计的物理层（二是针对低功耗、多节点而改进设计的物理层（PHY）与媒体访问控制层）与媒体访问控制层（

26、MAC）。）。支持节点数更多。支持节点数更多。Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网p 车联网概念车联网概念 传统的车联网：传统的车联网：是指在车辆上装载电子标签，通过无线射频等识别技术，实现在信是指在车辆上装载电子标签，通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务的系统。不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务的系统。车联网产业

27、技术创新战略联盟车联网产业技术创新战略联盟：车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基：车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在V2X（Vehicle-To-Everything）之间，进行无线通信和信息交换的网络系统，是能够实现智能化交通管理、智能动之间，进行无线通信和信息交换的网络系统，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网p V2X包括四个层

28、次：包括四个层次：V2N（车（车-互联网）互联网）：是目前应用最广泛的车联网形式，其主要功能是使车辆通过：是目前应用最广泛的车联网形式，其主要功能是使车辆通过移动通信网络，连接到云服务器，使用云服务器提供的导航、娱乐、防盗等应用功移动通信网络，连接到云服务器，使用云服务器提供的导航、娱乐、防盗等应用功能；能；V2V（车（车-车）车）：用于车辆之间信息交互和提醒，最典型的应用是车辆间防碰撞安：用于车辆之间信息交互和提醒，最典型的应用是车辆间防碰撞安全系统；全系统；V2I（车（车-基础设施）基础设施）：车辆可以与道路甚至其他基础设施，例如交通灯、路障等：车辆可以与道路甚至其他基础设施，例如交通灯、

29、路障等进行通信，获取交通灯信号时序等道路管理信息；进行通信，获取交通灯信号时序等道路管理信息；V2P（车（车-行人）行人）：用于给道路上行人或非机动车安全警告。：用于给道路上行人或非机动车安全警告。Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网p国际上成熟的国际上成熟的V2X无线通信技术包括两条技术路线：无线通信技术包括两条技术路线：Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网-DSRC-DSRC技术技术p DSRC系统组成：系统组成：车载装置车载装置（On Board Unit，OBU）路侧装置路侧装置

30、（Road Site Unit，RSU）p DSRC技术应用：技术应用：智能交通领域智能交通领域，可以实现小范围内图像、语音和数据的实，可以实现小范围内图像、语音和数据的实时、准确和可靠的双向传输，将车辆和道路有机连接。时、准确和可靠的双向传输，将车辆和道路有机连接。p DSRC通信有两种方式：通信有两种方式：车车-路通信路通信(V2R)：是车辆和路边的基础设施进行通信，属于移动设备和：是车辆和路边的基础设施进行通信，属于移动设备和固定设备的通信，采用的通信模型一般是基于单跳固定设备的通信，采用的通信模型一般是基于单跳AdHoc通信模型。通信模型。V2R的典型应用有智能收费系统、智能停车系统和

31、车载网络的多媒体下载的典型应用有智能收费系统、智能停车系统和车载网络的多媒体下载等。等。车车-车通信车通信(V2V)：是车辆和车辆之间进行通信，属于移动设备之间的通：是车辆和车辆之间进行通信，属于移动设备之间的通信，采用的通信模型是基于多跳的信，采用的通信模型是基于多跳的Ad-Hoc通信模型。通信模型。V2V的典型应用有的典型应用有汽车主动避让、障碍物检测和避让等。汽车主动避让、障碍物检测和避让等。Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网-DSRC-DSRC技术技术p DSRC协议是在协议是在OSI协议基础上提出的三层协议结构：协议基础上提出的

32、三层协议结构：Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网-DSRC-DSRC技术技术p DSRC的物理层基于的物理层基于IEEE 802.11p标准进行扩充和增强。标准进行扩充和增强。p IEEE 802.11p和和IEEE 802.11a的物理层对比如表所示。的物理层对比如表所示。参数参数IEEE 802.11aIEEE 802.11p数据速率数据速率/Mbps6,9,12,18,24,36,48,543,4,5,6,9,12,18,24,27调制方式调制方式BPSK,QPSK,16QAM,64QAMBPSK,QPSK,16QAM,64QAM编

33、码效率编码效率1/2,1/3,1/41/2,1/3,1/4子载波数量子载波数量5252OFDM符号长度符号长度4 us8 us保护间隔保护间隔800 ns1600 ns子载波间隔子载波间隔312.5 kHz156.25 kHz信道带宽信道带宽20 MHz10 MHz工作频段工作频段2.4 GHz,5.2 GHz5.865.925 GHz信道编码信道编码K=7循环卷积码循环卷积码K=7循环卷积码循环卷积码Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网-DSRC-DSRC技术技术p DSRC的数据链路层主要负责数据链路的建立拆除，数据检、纠错等，为应的数

34、据链路层主要负责数据链路的建立拆除，数据检、纠错等，为应用层提供数据传输服务。用层提供数据传输服务。MAC子层主要负责的功能包括：子层主要负责的功能包括：通信链路的建立；通信链路的建立；协议数据单元（协议数据单元（PDU）的发送、接收及确认；）的发送、接收及确认；CRC校验和计算；校验和计算；加密和解密；加密和解密；MAC层的协议数据单元（层的协议数据单元（MPDU）的出错控制。）的出错控制。逻辑链路控制子层实现的功能包括：逻辑链路控制子层实现的功能包括：PDU接收、发送的初始化；接收、发送的初始化；数据流控制；数据流控制；接收并读取命令接收并读取命令PDU，生成合适的响应，生成合适的响应PD

35、U；本层的差错控制及纠错。本层的差错控制及纠错。DSRC应用层使用数据链路层提供的服务，实现通信初始化和释放程序、应用层使用数据链路层提供的服务，实现通信初始化和释放程序、广播服务支持、远程应用相关操作。广播服务支持、远程应用相关操作。Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网-C-V2X-C-V2X技术技术p C-V2X是由是由3GPP定义的定义的基于蜂窝通信的基于蜂窝通信的V2X技术技术，包括：，包括：基于基于LTE的的V2X系统系统基于基于5G的的V2X系统系统p C-V2X相比于基于相比于基于802.11p的的DSRC的的优势优势：基于蜂

36、窝网络，与已有的基于蜂窝网络，与已有的4G网络和未来的网络和未来的5G网络可以复用，部署成本低；网络可以复用，部署成本低；网络覆盖范围更广；网络覆盖范围更广；由由3GPP制定统一标准，全球通用；制定统一标准，全球通用；C-V2X作为作为5G的重要组成部分可以持续演进。的重要组成部分可以持续演进。Mobile Communication Theory9.2.2 9.2.2 车联网车联网-C-V2X-C-V2X技术技术p 3GPP于于2016年年9月完成了第一阶段的标准制定，定义了两种传输模式：月完成了第一阶段的标准制定，定义了两种传输模式：直接通信直接通信，以设备间（，以设备间（D2D、Devi

37、ce-to-Device）通信服务为基础，）通信服务为基础，工作在独立于蜂窝网络的智能交通系统（工作在独立于蜂窝网络的智能交通系统（ITS）频段（例如）频段（例如5.9GHz），），可以支持可以支持250Km/h的运动速度和高密度通信节点；的运动速度和高密度通信节点；网络通信，网络通信，基于基于LTE-Uu接口，运行于传统的移动宽带授权频段。接口，运行于传统的移动宽带授权频段。Mobile Communication Theory9.2.3 9.2.3 工业互联网工业互联网p“工业互联网工业互联网”的含义的含义：将现实世界中的机器、设备和网络在更深层次与信：将现实世界中的机器、设备和网络在更深

38、层次与信息世界的大数据和分析连接在一起，带动工业革命和网络革命的革命性转变。息世界的大数据和分析连接在一起，带动工业革命和网络革命的革命性转变。p 工业互联网通过网络化、信息化的手段，对工业互联网通过网络化、信息化的手段，对制造业制造业更加精细、更加有效地管更加精细、更加有效地管理，进而改变整个制造业的管理模式、盈利模式。理，进而改变整个制造业的管理模式、盈利模式。“工业互联网工业互联网”已成为制已成为制造业和经济发展新趋势已成为全球共识。造业和经济发展新趋势已成为全球共识。p 美国、德国美国、德国：“先进制造业国家战略计划先进制造业国家战略计划”和和“工业工业4.0”计划计划p 中国中国：“

39、中国制造中国制造2025”计划计划Mobile Communication Theory9.2.3 9.2.3 工业互联网工业互联网p 工业互联网四大应用模式：工业互联网四大应用模式：智能生产智能生产。通过部署工业互联网，。通过部署工业互联网，实现对生产过程全方位的管控与优实现对生产过程全方位的管控与优化。化。延伸服务延伸服务。基于工业互联网实时监。基于工业互联网实时监控设备状况，开展远程运维等服务。控设备状况，开展远程运维等服务。网络协同网络协同。借助工业互联网平台进。借助工业互联网平台进行资源整合，缩短产品研发周期。行资源整合，缩短产品研发周期。个性化定制个性化定制。通过工业互联网推动。通

40、过工业互联网推动用户与企业的深度交互，实现产品用户与企业的深度交互，实现产品个性化定制。个性化定制。Mobile Communication Theory9.2.3 9.2.3 工业互联网工业互联网p 无线网络相比于工业有线网络具有明显的优势：无线网络相比于工业有线网络具有明显的优势：无线网络可大幅降低网络建设和维护成本。无线网络可大幅降低网络建设和维护成本。无线网络能够快速部署，无无线网络能够快速部署，无需在车间、厂房铺设线缆及相关保护装置，使用无线技术可大幅降低测需在车间、厂房铺设线缆及相关保护装置，使用无线技术可大幅降低测控系统的安装与维护成本；控系统的安装与维护成本；无线网络可提高生产

41、线的灵活性。无线网络可提高生产线的灵活性。无线技术实现了现场设备的移动性，无线技术实现了现场设备的移动性，提高了生产设备部署的灵活性，可以根据工业生产及应用需求，快速实提高了生产设备部署的灵活性，可以根据工业生产及应用需求，快速实现生产线的重构，为实现柔性生产线奠定技术基础；现生产线的重构，为实现柔性生产线奠定技术基础；无线网络可实现广泛的部署环境。无线网络可实现广泛的部署环境。由于无线技术突破了线缆部署的限制，由于无线技术突破了线缆部署的限制，采用采用mesh、星型等多种网络部署架构，可在各种工业场景下实现快速、星型等多种网络部署架构，可在各种工业场景下实现快速部署。部署。Mobile Co

42、mmunication Theory9.2.3 9.2.3 工业互联网工业互联网p 工业互联网应用也对无线通信技术提出了新的挑战：工业互联网应用也对无线通信技术提出了新的挑战：工厂内部网络工厂内部网络：承载控制类业务承载控制类业务的无线网络要求具有低时延（毫秒级端到端时延，微的无线网络要求具有低时延（毫秒级端到端时延，微秒级时延抖动）、高可靠（数据传输成功率不低于秒级时延抖动）、高可靠（数据传输成功率不低于99.999%）、高）、高同步精度（百纳秒级）的能力；同步精度（百纳秒级）的能力；承载采集业务承载采集业务的无线网络要求具有高密度连接（百万连接的无线网络要求具有高密度连接（百万连接/平方公

43、里）、平方公里）、超低功耗（超低功耗（10年以上待机时间）的能力；年以上待机时间）的能力；承载交互类业务承载交互类业务的网络需要具备高传输速率（的网络需要具备高传输速率（Gbps速率）的能力。速率）的能力。工厂外部网络：工厂外部网络：还要求网络支持高速移动接入的能力。还要求网络支持高速移动接入的能力。p 工业互联网无线通信技术发展呈现出两个路径：工业互联网无线通信技术发展呈现出两个路径：一是现有技术演进路径一是现有技术演进路径，包含传统短距离无线通信技术演进和移动蜂窝网，包含传统短距离无线通信技术演进和移动蜂窝网络技术（络技术（2G/3G/4G）技术演进；）技术演进；二是新技术路径二是新技术路

44、径，包括新的短距离无线通信技术及，包括新的短距离无线通信技术及5G无线通信技术。无线通信技术。Mobile Communication Theory9.2.4 9.2.4 无人机通信无人机通信p 无人机（无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）：无人驾驶的飞机。无）：无人驾驶的飞机。无人机是一种具有自主动力的非载人飞行器，可通过人工操控或自动驾驶执行人机是一种具有自主动力的非载人飞行器，可通过人工操控或自动驾驶执行多种任务。多种任务。p 应用：应用：军事领域军事领域：情报侦查、军事打击、信息对抗、目标搜捕、通信中继和空中：情报侦查、军事打击、信息对抗、目标搜捕、通信中继

45、和空中预警等各种军事用途。预警等各种军事用途。民用领域民用领域：航拍摄影、灾难搜救、农林生产、电力巡线、环境监测等多种：航拍摄影、灾难搜救、农林生产、电力巡线、环境监测等多种场景。场景。p 无人机组成：无人机组成：飞行控制系统飞行控制系统通信系统通信系统发射回收系统发射回收系统电源系统电源系统Mobile Communication Theory9.2.4 9.2.4 无人机通信无人机通信p 通信范围：通信范围：短距离（如航拍摄影）短距离（如航拍摄影）中长距离（如物流配送）中长距离（如物流配送）长距离（如军事侦查）长距离（如军事侦查）p 通信手段：直连、中继和卫星网通信手段：直连、中继和卫星网

46、p 通信频段：通信频段：对于视距范围内的民用无人机，受续航能力的影响，多使用对于视距范围内的民用无人机，受续航能力的影响，多使用2.4GHz或或5GHz的免授权频段和基于的免授权频段和基于OFDM的调制解调技术（例如的调制解调技术（例如Wi-Fi技术）。技术）。Mobile Communication Theory9.2.4 9.2.4 无人机通信无人机通信p 民用无人机通信中的问题：民用无人机通信中的问题：可靠性低可靠性低 在无人机的飞行过程中，信号容易受到障碍物阻挡。免授权频段容易受在无人机的飞行过程中，信号容易受到障碍物阻挡。免授权频段容易受到严重干扰，且免授权频段基于竞争接入机制，通信

47、的可靠性难以保证。到严重干扰，且免授权频段基于竞争接入机制，通信的可靠性难以保证。控制范围受限控制范围受限 目前，民用无人机的通信手段仅适合近距离范围内遥控器和无人机之间目前，民用无人机的通信手段仅适合近距离范围内遥控器和无人机之间视距通信。对于超视线范围的远程控制较为困难。视距通信。对于超视线范围的远程控制较为困难。安全性差安全性差 目前的民用无人机系统安全性较低，身份认证和数据加密功能相对薄弱，目前的民用无人机系统安全性较低，身份认证和数据加密功能相对薄弱，黑客可以轻易攻破并劫持无人机，造成安全隐患。黑客可以轻易攻破并劫持无人机，造成安全隐患。Mobile Communication Th

48、eory9.2.4 9.2.4 无人机通信无人机通信p 蜂窝通信技术（蜂窝通信技术（4G、5G）为无人机带来的好处：）为无人机带来的好处：高可靠性；高可靠性；强大的安全性；强大的安全性；无处不在的覆盖；无处不在的覆盖；无缝的移动性；无缝的移动性；超视距飞行；超视距飞行；极佳的信号质量。极佳的信号质量。Mobile Communication Theory9.2.4 9.2.4 无人机通信无人机通信p 蜂窝无人机通信的应用场景分为三类：蜂窝无人机通信的应用场景分为三类：场景场景1：近距离通信：近距离通信场景场景2：远距离通信：远距离通信场景场景3：混合场景：混合场景 场景场景1：适用于近距离实时

49、控制、远距适用于近距离实时控制、远距离或大流量应用数据传送，例如环境监离或大流量应用数据传送，例如环境监测中将大量监测数据传至数据中心；测中将大量监测数据传至数据中心；场景场景2：适用于远距离控制、近距离或适用于远距离控制、近距离或大流量应用数据传送，例如灾难救援中大流量应用数据传送，例如灾难救援中控制无人机广播救援信息；控制无人机广播救援信息；场景场景3：是场景是场景1和场景和场景2的结合，是最的结合，是最具有普遍性的应用场景。具有普遍性的应用场景。Mobile Communication Theory9.2.4 9.2.4 无人机通信无人机通信p 蜂窝无人机通信主要问题：蜂窝无人机通信主要

50、问题：（1）无人机）无人机UE身份识别身份识别满足无人机飞行监管满足无人机飞行监管-无人机专属无人机专属UE。搭载在无人机上的普通搭载在无人机上的普通UE-飞行中的飞行中的UE。（2）干扰检测与抑制）干扰检测与抑制 为了避免无人机为了避免无人机UE对系统造成过多的干扰，需要进行干扰检测与抑制。对系统造成过多的干扰，需要进行干扰检测与抑制。下行干扰检测方面下行干扰检测方面：基站利用无人机：基站利用无人机UE测量上报的测量上报的RSRP和和RSRQ，结合触发的，结合触发的测量上报事件类型，判断无人机测量上报事件类型，判断无人机UE受到的下行干扰情况。受到的下行干扰情况。上行干扰检测方面上行干扰检测