最近，Cellular IoT（C-IOT）生態系統，特別是3GPP標準化，專注於為諸如水計量，牛監測，智能停車場或資產跟踪等應用的大量機器類型通信（MMTC）市場。基礎技術窄帶互聯網（NB-IOT）（CAT-NB1 / 2）和增強的機器類型通信（EMTC）（CAT-M）是在rel。 13/14，具有非常低功耗的專用功能（擴展不連續接收（EDRX），電源模塊（PSM））和覆蓋增強功能（CE模式）。與此同時，世界各地的大約140個移動運營商已經部署了LTE M或NB-IOT網絡，而GSA（全球移動供應商關聯）計算了超過500個支持CAT-M1，CAT-NB1或CAT-NB2的設備。
在幾個行業的新興IOT應用程序，以及2G和3G網絡中的全局階段，驅動需要更多特定於應用程序的擴展。因此，3GPP不斷努力改進NB-IOT和EMTC以涵蓋特定的應用需求（圖1）。示例是喚醒信號或早期數據傳輸，如Rel。 15.兩者都有助於優化功耗和反應時間。然而，從長遠來看，需要平滑過渡到5G的時代。
C-IOT在5G的時代
第一代從一開始支持的移動網絡不僅支持移動寬帶市場（嵌入式），而且不斷增長的物聯網市場為5克。已經在第一個5G釋放中，將基礎鋪設了MMTC（NB-IOT / EMTC）從4G到5G的轉換，並且對於所謂的超可靠，低延遲通信（URLLC），例如工廠自動化。一些5G新的無線電（NR）特性，如靈活的數字，寬頻支持，內置安全性和幾層虛擬化創建基礎，以支持EMBB，MMTC和URLLC的基本5G用例場景。
兩個因素對於5G時代的MMTC未來是必不可少的：由於靈活使用無線電資源，5G的NB-IOT和EMTC的共存;和5G核心的相關特徵的支持。 rel中規定的共存特徵。圖16將允許5G功能的NB-IOT和EMTC設備連接到獨立的5G網絡。
工業機構
工廠將來會依靠信息和自動化的深度整合，通過無處不在的連接實現。該行業正在尋找可靠而安全的無線通信技術，可用於工廠地板上的不同應用。可能有替代方案來解決不同的情況，但只有5G有可能解決它們。
5G MMTC針對低功耗和深度覆蓋，用於跟踪工具和貨物的設備，或者可用於連接傳感器。
5G EMBB針對移動性和高數據吞吐量進行了優化。它適用於連接工廠圍繞的虛擬現實眼鏡和手持設備。
5G URLLC中的一個新功能，在Rel.16 / 17中開發，將為控制機器人或自動引導車輛提供全面的自動化。
URLLC是一個新的應用領域，用於延遲，時間和可靠性的明確要求。 3GPP花了合理的努力來解決這些要求，現在提供了全面的URLLC工具集。它將有助於優化無線電接口的延遲，具有短符號時間和迷你插槽等功能，以及增強功能，例如快速和靈活的重複處理或無授予的上行鏈路傳輸。網絡虛擬化，流量優先級和多訪問邊緣計算將大大提高端到端延遲。通過應用魯棒編碼方案，分組複製和重複以及雙連接方案，可以提高通信可靠性。該工具集包括通過5G支持時隙網絡或LAN型服務，如Rel.16中主要開發。在Rel.17中，在未經許可環境中進行時間同步或操作的進一步改進。
除了延遲和通信可靠性外，網絡可用性和安全性對於工業環境中的任務和業務關鍵應用而言，網絡可用性和安全性是關鍵的。因此，該行業一直在尋求使用私有頻譜或公共網絡集成NPNS的獨立非公共網絡（NPNS）部署的私人5G網絡，這些網絡可以使用Rel.16中規定的網絡虛擬化進行私有頻譜或公共網絡集成NPN。
介紹NR燈
綜合特徵集5G充分解決了各種IOT應用，例如，具有NB-IOT的極端低成本，極端低功耗和有限的移動性。然而，有很多物聯網應用，兒童的安全性可穿戴物品，例如，需要長電池壽命，非常好的覆蓋率，以及完全的移動性和合理的數據速率。其他示例是需要極端覆蓋的緊急傳感器，但也非常低延遲和低功耗。為了解決這些中檔IOT應用程序，3GPP開始研究名稱NR燈下的應用要求。在rel。 17將重點標準化新的減少的能力設備類型，專注於工業傳感器，智能可穿戴性和監控凸輪的典型要求（圖2）。
非陸地網絡
如今，移動網絡可以佔全球人口的80％以上，但只有40％的土地面積和距離地球表面的20％。解決全球傳感，跟踪和監測的IOT應用的唯一值得替代的替代是使用微小地球軌道衛星使用非地球網絡。在rel。 17，3GPP通常在5G NR架構中整合衛星組件。最初，它研究了通過非地球網絡的長期演化基於NB-IOT和EMTC的使用。
測試力量
3GPP不斷推動標準化，以滿足IOT生態系統的現狀和未來要求。功能和網絡方案的大多樣性以及非常特定的物聯網應用要求，將加速對設備和網絡組件的生命週期進行測試和認證的需求。
延遲，可靠性和功耗變得越來越重要，並且對網絡的持續監控將成為必不可少的。因此，更廣泛的物聯網測試面臨著廣泛的性能測量挑戰，例如功耗和電池壽命，通過遵守和製造測試，部署和運營到服務和在職維修。
因此，電池壽命要求超過10年和延遲需求範圍從幾分鐘到微秒到微秒。一些需要全局覆蓋和移動性的應用程序將專注於蜂窩技術，如LTE-M和NB-IOT，但大多數設備將使用藍牙，Wi-Fi，ZigBee，線程，Enocean，Sigfox和Lora等非蜂窩無線技術未經許可的工業，科學和醫療/短程THANCS。
測試挑戰在RF設計中
測試物聯網設備的整體通信行為是產品生命週期的所有階段的重要主題。 RF設計需要特別注意。 IOT設備測量通常以連接模式以RF功率，頻譜和接收器靈敏度測量開始。測量S參數以驗證和調整物聯網設備的天線性能。
在此之後，建議使用全輻射功率的超空氣測量和最終設計的總各向同性敏感性。它也可以與在某些衰落條件下進行測量或應用覆蓋增強技術，例如用於NB-IOT和LTE-M器件的覆蓋增強技術。
設計適當的硬件和軟件對低功耗設備尤為重要，例如在活動模式下實現最佳功耗，但也是深度睡眠模式或短啟動/關閉階段。使用無線低功耗技術（LP-WAN）（如LTE-M或NB-IOT）的IOT設備需要考慮操作模式的所有方面，以及PSM，EDRX或CE等功能。
設備製造商，運營商和基礎設施製造商需要全面的測試組合來加速引入IoT應用程序和服務。如果不驗證具有監管，操作員和標準要求的IOT設備一致性，則無法實現這一目標。
即使具有明確定義的進程，許多IOT設備的新設計仍然在第一次嘗試時仍然失敗。監管機構已定義測試用例，以確保在同一頻帶中運行的無線技術的共存和網絡友好操作。例如，藍牙，Wi-Fi和ZigBee，都在相同的2.4GHz ISM頻段中運行。他們的認證專注於RF和協議一致主題，以確保互操作性和高性能。運營商可以請求其他測試為其網絡授權IoT設備。
關於作者
JörgKöpp是市場段經理 - IOT，Rohde＆Schwarz
