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移动端

1.4 未来趋势

《无线通信网络与系统》第1章概述,在本章中,我们将讨论一些推动这一无线网络革命的关键因素。本节为大家介绍未来趋势。

作者:朱磊/许魁 译来源:机械工业出版社|2017-11-15 18:09

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1.4 未来趋势

随着4G LTE-Advanced和更高数据速率的Wi-Fi系统被大量部署,可以看到许多待开发的未来巨大潜力得以实现。机器对机器通信(Machine to Machine,MTM)也称为物联网(Internet of Things,IoT)存在巨大潜力,其基本思想是使不同领域内的设备之间可以彼此相互通信,如医疗保健、灾后恢复、节能、安全和监控、环境监测、教育、库存和产品管理、制造业和许多其他领域。当今的智能设备可以与无数个配备无线网络功能的对象进行互动。大量信息的传播能够进行数据挖掘和决策支持,也可以进行远程自适应和自动控制。例如,家庭住宅可以利用传感器来监测温度、湿度和气流,以评估人类的舒适程度。这些传感器还可以与家电、取暖和空调系统、照明系统、电动汽车充电站和公用事业公司合作,从而为房主提供建议,甚至是自动控制,以优化能源消耗。房主在家里活动或远离家乡时都可以进行调整控制。最终,这些配置无线通信模块的设备可以在它们自己的社交网络中进行互动以供相互发现、信任和合作。

未来无线网络需要进行彻底的改进以支持上述能力。目前设想的未来通信设备的数量将会增加100倍以上,并且通信类型将涉及许多短消息业务,而这些通信类型将无法通过本书研究的当前几代的通信技术来很好地承载。如果这些通信类型的应用涉及设备之间的控制,通信实时性对延迟的要求将会比人与人之间通信更加严格。

此外,对系统容量的需求也将大大增加。普遍的预测是,到2020年,随着用户数量及每个用户吞吐量的增长,总的数据流量将会增加1000倍。这一需求推动了下列5G备选技术的发展(虽然5G还没有被正式定义)。通过对本书相关内容的学习将会有助于对其中一些技术的理解,下面我们列出几种典型技术作为今后进一步学习的方向。

●网络致密化 通过在建筑物内(称为毫微微蜂窝基站)和室外(称为微微蜂窝基站或中继)布设大量的小发射机来重复使用相同的载波频率。

●设备为中心的架构 提供专注于设备降低干扰、提升吞吐量和整体服务质量需求的连接。

●大规模多输入多输出(MIMO) 能够利用10根或多于100根天线(在单个设备配置且分布在多个位置)向期望的设备甚至移动中的设备聚焦天线波束。

●毫米波频段(mmWave) 30~300GHz的毫米波频段的可用带宽资源非常丰富。但是这些频段需要更大的传输功率并且具有较高的障碍物和大气衰减。大规模MIMO技术可以用来克服这些缺点。

●支持本地移动到移动(MTM)通信 可以容纳低数据速率、海量设备、持续的最低数率以及极低的延迟。

在本书中,读者将看到通信技术(如Wi-Fi)是如何进行扩展和改进的。同时,我们将回顾一些基础技术,并看到其中的新方向,如OFDM和LTE-Advanced创造的显著的性能改善。这些技术可以提供很好的技术储备,为研究人员和从业人员将来开展相关领域的研究做好准备。相比于固定通信,无线通信非常方便且部署成本更低,但无线通信也是不完美的。现实中存在多种限制,如政治和技术上的困难,阻碍着无线通信技术最终无法充分发挥其技术潜力。两个典型方面是无线信道和频谱资源受限。


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