非蜂窩5G，物聯(lián)網(wǎng)的下一塊拼圖？

相信不少人都還記得DECT這一標(biāo)準(zhǔn)，采用這一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字無(wú)繩電話主要是為辦公和家庭場(chǎng)景準(zhǔn)備的。不過(guò)隨著智能手機(jī)的興起，這一標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的產(chǎn)品也逐漸被人淡忘。然而今年，DECT-2020 NR這一新標(biāo)準(zhǔn)卻以5G無(wú)線技術(shù)的形象再度出現(xiàn)，面向龐大的IoT市場(chǎng)。

DECT-2020 NR

DECT-2020 NR是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）開(kāi)發(fā)的一種非蜂窩且免授權(quán)的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)，也在今年10月成了國(guó)際電聯(lián)IMT-2020技術(shù)推薦中5G標(biāo)準(zhǔn)的一部分，旨在為各種用例和市場(chǎng)中的無(wú)線應(yīng)用提供一個(gè)強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。該技術(shù)的適用范圍也不再局限于無(wú)繩電話，而是覆蓋了音頻串流、專(zhuān)業(yè)音頻、消費(fèi)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等等。

與此同時(shí)，由于DECT-2020 NR運(yùn)行于免授權(quán)的1.9GHz頻段，所以借助該標(biāo)準(zhǔn)搭建網(wǎng)絡(luò)時(shí)無(wú)需考慮頻段租賃的費(fèi)用。同時(shí)考慮到1.9GHz是全球通用的，所以相關(guān)產(chǎn)品只需用到一個(gè)頻段和單個(gè)BOM，避免了面向不同地區(qū)推出不同版本的硬件。

DECT-2020 NR支持頻段 / ETSI

包括1.9GHz頻段在內(nèi)，DECT-2020 NR還支持6GHz以下的17個(gè)頻段，最高支持到221MHz的帶寬，用于未來(lái)進(jìn)一步改善延遲和性能。

非蜂窩5G的優(yōu)勢(shì)

非蜂窩5G是基于與蜂窩5G完全不同的原理打造的，前者最大的不同之處也是最大的優(yōu)勢(shì)即去中心化的網(wǎng)絡(luò)。在非蜂窩5G網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)設(shè)備都可以看作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)設(shè)備都可以成為路由器，這在蜂窩5G網(wǎng)絡(luò)中就相當(dāng)于每個(gè)設(shè)備都可以充當(dāng)基站，從而免去了基站部署所需要的大量費(fèi)用。與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的部署相比，無(wú)論是成本還是碳足跡都要低上一大截。

這樣的特性帶來(lái)了哪些優(yōu)勢(shì)呢？首先，設(shè)備可以自動(dòng)找到最合適的路由，新設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)路由的過(guò)程也是自動(dòng)完成的；其次，如果其中一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，設(shè)備會(huì)自行重路由，從而徹底消除了單點(diǎn)故障，提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)，極大減少了維護(hù)成本。

非蜂窩5G對(duì)于專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)同樣大有益處，傳統(tǒng)的企業(yè)自建5G專(zhuān)網(wǎng)需要承擔(dān)高昂的部署費(fèi)用和頻譜授權(quán)費(fèi)用，后期也需要長(zhǎng)久的維護(hù)工作，而運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建的5G專(zhuān)網(wǎng)則很難做到較高的獨(dú)立可控性。

URLLC和mMTC

這時(shí)你可能會(huì)說(shuō)，這樣的技術(shù)為何會(huì)與5G扯上聯(lián)系呢？相信大家還記得完整的5G系統(tǒng)包含的三大特性：eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、URLLC（超可靠低延遲通信）和mMTC（大規(guī)模機(jī)器類(lèi)型通信）。DECT-2020 NR的特性很好的解決了URLLC和mMTC的挑戰(zhàn)，這也是國(guó)際電聯(lián)青睞這一標(biāo)準(zhǔn)的原因。

盡管DECT-2020尚處于早期發(fā)展階段，但它已經(jīng)有望填補(bǔ)無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)在mMTC上的空白了。mMTC的不少應(yīng)用中，單個(gè)設(shè)備的故障可能是致命的，很可能會(huì)使自動(dòng)化進(jìn)程或關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施面臨風(fēng)險(xiǎn)，比如工廠中的自動(dòng)駕駛汽車(chē)、倉(cāng)庫(kù)中與操作員協(xié)同工作的高速機(jī)器人等。

不同設(shè)備密度下的延遲表現(xiàn) / IEEE

Nordic半導(dǎo)體作為DECT-2020 NR標(biāo)準(zhǔn)的貢獻(xiàn)者之一，也已經(jīng)開(kāi)始部署支持該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。根據(jù)Nordic的說(shuō)法，已有的無(wú)線IoT技術(shù)在mMTC（每平方公里一百萬(wàn)個(gè)設(shè)備）應(yīng)用中，性能表現(xiàn)普遍在100kbps以下的帶寬和10s以下級(jí)別的延遲。由上圖我們也可以看出，一旦設(shè)備密度持續(xù)增大的話，NB-IoT和LTE-M等蜂窩IoT技術(shù)的延遲可能會(huì)達(dá)到無(wú)法正常使用的程度。

而在測(cè)試中，Nordic首個(gè)基于nRF91系列的DECT-2020 NR方案將可以達(dá)到最高3Mbps的速率和1ms的延遲。如此顯著的差距極大降低了消息傳輸?shù)臅r(shí)間，既保證了現(xiàn)代傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，又避免了延遲帶來(lái)的損失，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和以安全為重心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中至關(guān)重要。

mMTC應(yīng)用中的另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是能效，高設(shè)備密度下由于存在極大的干擾，無(wú)線通信的能效也會(huì)隨之降低。然而在芬蘭一所大學(xué)的研究中發(fā)現(xiàn)，在同樣的無(wú)線電功率下，DECT-2020 NR系統(tǒng)層級(jí)上的能效要比傳統(tǒng)的蜂窩方式要高出60%。

小結(jié)

盡管DECT-2020 NR這種非蜂窩5G看起來(lái)潛力十足，但它的角色并不在于替代蜂窩技術(shù)。DECT-2020 NR主要用于建設(shè)無(wú)線鄰域網(wǎng)絡(luò)，而真正要想要擴(kuò)大覆蓋范圍的話，必須要做好與廣域網(wǎng)的互通。這也是DECT-2020 NR也做了與3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)兼容工作的原因，只有在兩者的互通下才能發(fā)揮出無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)的全部?jī)?yōu)勢(shì)。