5G Mesh 全球首个非蜂窝 5G 连接网络

一：概述：

• 您肯定熟悉以 2G、3G、4G 和 5G 命名的蜂窝网络时代。这些蜂窝技术时代由电信行业定义并由 ITU-R 批准。蜂窝技术能够在 2G-4G 时代满足由移动电话驱动的使用所设定的要求

• 根据 ITU-R 定义，5G 技术有三个不同的维度：增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（URLLC）和大规模机器类型通信（mMTC）。虽然蜂窝 5G 非常适合多媒体应用（eMBB）并且对低延迟应用（URLLC）表现不错，但对于大规模工业物联网应用（mMTC）来说，还没有性能良好且价格合理的蜂窝选项。

• 5G Mesh 旨在满足大规模机器类型通信（mMTC）的 5G 需求。例如，Wirepas Mesh 2.4 GHz 也专注于低成本和高规模/密度，但不实现 5G 标准。

物联网（IoT）开辟了新的激动人心的机遇。为了满足这一领域，ITU-R 已经定义了必须由 5G 标准系列解决的问题的具体要求。然而，基于蜂窝的物联网解决方案面临几个挑战：

1. 基础设施需求：实施 5G 蜂窝网络需要大量基础设施，包括基站塔站、天线和核心网络设备。这些物理组件对于确保无缝连接至关重要。
2. 订阅和 SIM 卡：运营蜂窝服务需要订阅计划和 SIM 卡。虽然这在移动电话中很常见，但它们增加了物联网部署的复杂性。
3. 以消费者为中心的设计：蜂窝网络时代，包括 5G，主要是为移动电话和消费大众市场用例而设计的。这种设计重点并不总是与工业物联网应用的独特需求相一致。
4. 物联网节点密度：国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）的 5G 要求规定，在 1 平方公里区域内支持 100 万个物联网节点。传统蜂窝技术难以有效满足这一需求。

二：非蜂窝 5G 标准 - DECT-2020 NR

非蜂窝 5G 是一种新的、颠覆性的、强大的无线网状网络解决方案，它能够催生全新的用例，并将连接能力远远超出蜂窝技术的范畴。5G 标签意味着它是全球 5G 家族的一部分，并由行业社区证明符合大规模工业物联网网络所达成的一致要求

1. 非蜂窝 5G 物联网标准基于无线网状网络范式运行。在这种架构中，网络随着每个物联网节点的加入而动态扩展。想象每个节点都像一个微型基站，自主做出决定：要么加入网状网络，要么参与路由其他节点的流量。这种去中心化的方法消除了网络规划和对第三方管理网络的依赖。这种方法的经济效益非常显著。
2. 您保留对关键任务通信基础设施的完全控制权
3. 您决定谁访问您的数据
4. 您的网络无需 SIM 卡，无需订阅，无需私人运营商

三：Wirepas 5G Mesh

Wirepas连接套件软件包含从固件到后端服务的所有基本构建块，以便您开发和部署您的物联网项目。您可以专注于您的应用程序、数据和设备，无需投入时间和资源进行复杂的系统集成或深入的学习连接性，当然除了本文重点介绍的Wirepas 5G Mesh还包括Wirepas Mesh 2.4 GHz 或 Wirepas Mesh Sub-GHz

Wirepas 5G Mesh 旨在完全适应未来，通过提供更远的范围、更高的可靠性、更高的密度和更高的吞吐量，以实惠的成本满足不断增长的市场需求且具有以下技术优势。

1. 标准非蜂窝 5G 工业物联网解决方案：Wirepas 5G Mesh 与全球 5G 标准家族的兼容性是行业采用的重要优势

2. 长距离和高覆盖：Wirepas 5G Mesh 是一种长距离网络，其中每个设备都是一个“基站”，可以扩展网络的覆盖范围，甚至进入地下室和金属结构工业环境等具有挑战性的地点。每个设备之间的无线电链路以+19 dBm（80 毫瓦）的高最大传输功率运行，并采用现代无线电调制解调器技术，结合 OFDM 调制和信道编码，以及混合 ARQ 重传机制，以确保最大可能的范围和可靠性，并具有动态数据速率。

3. 超可靠性及可用性：Wirepas 5G Mesh 网络已在现场验证，能够满足 99.9%的通信可靠性（服务水平）。这是一个在任何系统部分都没有单点故障的超可靠自愈网络。当现有的通信路由丢失时，网状网络协议会快速适应本地条件，找到新的最优路由。
   使用专用免许可证 NR+无线电频段中的高级无线电调制解调器，为多径衰落和干扰提供了高鲁棒性。然而，在无线电链路中存在高干扰的情况下，设备能够自动切换到另一个性能更高的无线电频道。内置安全功能，确保传输数据的完整性，客户保留其数据所有权。

4. 无限可扩展性：Wirepas 5G Mesh 网络是为大规模工业网络设计的，其中大量设备连接在同一超密集网络中。实际上，它具有无限扩展性，因为网络地址空间支持单个网络中高达 40 亿个设备。每个网关连接数千个无线电设备的能力，最大限度地减少了需要回程通信基础设施的设备数量。低延迟无线电通信，最高可达 1 Mbps 的无线电数据速率（未来甚至更高），使其即使对于需要更频繁通信和更大信息量的应用也具有未来性。

5. 设备为中心的自主操作：Wirepas 5G Mesh 专为高度自主和自愈操作而构建，具有自动自动配置功能。这消除了手动配置的需求，使得安装变得简单快捷。设备可以动态地相互关联，根据其作为路由设备或非路由设备的角色进行适应，它们可以创建覆盖数公里的密集邻域区域网络。
   高效空中编程（OTAP）用于远程固件和应用程序软件升级，消除了现场维护的需求。先进的无线电技术最小化了无线电规划的工作量。它具备干扰管理能力和高能效。每个无线链路的传输功率根据当地条件进行调整。采用短跳和低传输功率的分布式网状结构，显著减少了通信系统的碳足迹。事实上，已发表的研究表明，与传统的蜂窝拓扑结构相比，系统级别的能效提高了约 60%，同时保持了强大的通信能力。

四：Wirepas 5G Mesh 与 Nordic 合作，基于 SiP 产品系列 nRF91：Nordic Semiconductor nRF9131、nRF9151 和 nRF9161 构建。所有这些平台都提供相应的开发套件或评估套件，以便您开始尝试 Wirepas 5G Mesh。nRF9131 更适用于大量、成本最低的产品，需要在生产中进行射频调谐。因此，nRF9161 或 nRF9151 是通往生产的简单途径，因为有一个集成模块解决方案。可以通过Nordic 提供的开发文档是了解和获取更详细信息https://docs.nordicsemi.com/bundle/ncs-latest/page/nrf/protocols/dect/index.html