ДЕКТ-2020
DECT-2020 , также называемый NR+ , представляет собой стандарт радиосвязи ETSI для диапазонов DECT по всему миру. [1] [2] Стандарт был разработан для удовлетворения части требований ITU IMT-2020 5G , которые применимы к IOT и промышленному Интернету вещей . [3] DECT-2020 соответствует требованиям сверхнадежной связи с низкой задержкой URLLC и массовой связи машинного типа (mMTC) IMT-2020.
DECT-2020 NR имеет новые возможности [4] по сравнению с DECT и DECT Evolution:
- Улучшенная многолучевая работа ( OFDM циклический префикс )
- Улучшенная радиочувствительность (OFDM и турбокоды)
- Повышенная устойчивость к радиопомехам (подавление внутриканальных помех)
- Лучшее использование полосы пропускания
- Развертывание сетки
Стандарт DECT-2020 был разработан для сосуществования в радиодиапазоне DECT с существующими системами DECT. Он использует ту же синхронизацию временного интервала и центральные частоты частотного разделения, а также использует сканирование перед передачей для минимизации внутриканальных помех.
Приложения
[ редактировать ]DECT NR+ (называемый DECT-2020 NR в ETSI ) в первую очередь фокусируется на удовлетворении потребностей локального развертывания для двух областей использования: массовая связь машинного типа (mMTC) и сверхнадежная связь с низкой задержкой (URLLC), как это определено для приложений сетей 5G. области . Первая версия стандарта предназначена для нескольких приложений в этих сценариях использования, включая интеллектуальные измерения и интеллектуальную сеть , промышленный Интернет вещей , автоматизацию зданий и профессиональное аудио. [5]
Возможности децентрализованной и автономной сети DECT NR+ были специально разработаны для приложений измерения и интеллектуальных сетей, а также для приложений ячеистых сетей в целом. Технология может масштабироваться до миллионов устройств в одной сети. [6] [7]
с низкой задержкой URLLC подходит для различных случаев использования Индустрии 4.0 . Эти приложения охватывают робототехнику, мониторинг и прогнозное обслуживание и другие. NR+ поддерживает эти варианты использования благодаря низкой задержке и высокой надежности, выделенному диапазону частот, а также высокой плотности и масштабируемости. [8]
Что касается приложений Professional Audio и PMSE, DECT NR+ предлагает необходимые функции низкой задержки и высокой надежности. Это делает его подходящим для приложений, требующих передачи звука в реальном времени и производительности, требуемой профессиональными аудиосистемами. [8]
Технология
[ редактировать ]Технология DECT NR+ определяется комитетом DECT в ETSI . Спецификации NR+ в ETSI называются DECT-2020.
Сосуществование с классическим DECT
[ редактировать ]Важным критерием разработки NR+ было сосуществование с классической связью DECT . Это позволяет NR+ использовать зарезервированные радиодиапазоны DECT. [9] 1, 2 и 9, в диапазоне частот 1880-1930 МГц. Зарезервированные радиодиапазоны DECT не требуют лицензий, но устройства должны пройти сертификацию, обеспечивающую правильную работу на этих диапазонах. [10]
Топологии
[ редактировать ]NR+ поддерживает 3 топологии [11]
Сеть NR+ Mesh основана на кластерном дереве. [12] Во всех этих сетевых топологиях NR+ предполагает, что устройство, называемое узлом FT , управляет использованием радиоресурсов в кластере или канале, которым оно управляет.
Сети «точка-точка» и «звезда» обеспечивают выделенные каналы с зарезервированной пропускной способностью для запланированных передач. [13] Листовой узел, называемый узлом PT в NR+, может запрашивать для него определенное резервирование ресурсов, когда он подключается к узлу FT. Поскольку это резервирование может быть выполнено только для следующего канала, ячеистая сеть с несколькими ретрансляционными каналами на пути зависит от использования канала произвольного доступа. [12] где устройства, которым необходимо обмениваться данными, конкурируют за окно доступа, определенное узлом FT. Это увеличивает задержки связи в Mesh.
Сетчатая операция
[ редактировать ]Преимущества и работы ячеистой топологии сети заключаются в устойчивости к изменениям или ошибкам и расширении покрытия. [12]
Надежность является результатом автономных решений устройств. Не существует единой точки отказа. NR+ также поддерживает наличие нескольких шлюзовых устройств, называемых Sinks , которые подключают ячеистую сеть NR+ к Интернету. Все устройства автономно измеряют качество радиосвязи родительского устройства FT и могут переключиться на другое устройство FT, если доступно лучшее соединение или более короткий маршрут до приемника. Аналогичным образом, если родительское устройство не подтверждает сообщения или не отправляет периодическое рекламное сообщение маяка , устройство будет искать альтернативных родительских устройств. Ячеистая сеть самовосстанавливается в случае ошибок и изменений в сети.
Каждое устройство, добавленное в сеть, может действовать как устройство FT, расширяя зону покрытия сети. Приемники настраиваются первыми и начинают рекламировать сеть в сообщениях маяка. Устройства сканируют радиоканалы и связываются с родительским устройством, которое они слышат, рекламируя сеть и кластер. Связанные устройства могут действовать как устройства FT и расширять сеть, выбирая канал с наименьшим трафиком и начиная пересылку маяков сетевой рекламы. Это расширяет зону покрытия для каждого устройства FT, подключающегося к сети.
Уровни протокола NR+
[ редактировать ]Общее описание уровней технологии и протокола представлено в новом радио DECT-2020 (NR); Часть 1: Обзор; Спецификация версии 1 [11]
Уровень конвергенции
[ редактировать ]Уровень конвергенции [14] предлагает идентификацию и мультиплексирование трафика различных приложений и сервисов с использованием связи NR+. CVG работает сквозно между узлами сети NR+. Это аналог портов в протоколах UDP или TCP . Подобно UDP и TCP, CVG предлагает как ненадежные, так и надежные службы обмена сообщениями, службу дейтаграмм или управления потоком, а также сегментацию и повторную сборку сообщений.
Уровень конвергенции обеспечивает безопасность с помощью шифрования и защиты целостности сквозных сообщений в сети NR+.
Уровень управления каналом передачи данных
[ редактировать ]Уровень управления каналом передачи данных [14] — это служба маршрутизации сообщений для сетей NR+. Решения по маршрутизации принимаются на каждом устройстве в сети, центральной таблицы маршрутизации нет. Маршрутизация DLC работает в 3 режимах:
- Маршрутизация восходящей линии связи к устройству-приемнику: каждый узел пересылает сообщение родительскому устройству.
- Маршрутизация нисходящей линии связи: от приемника к устройству FT или PT в сети. Сообщения пересылаются на каждое устройство FT в сети до тех пор, пока родительское устройство целевого устройства не сможет доставить сообщение на целевое устройство.
- Горизонтальная маршрутизация между устройствами в сети с лавинной рассылкой с ограничением переходов.
Поддерживается одноадресная, многоадресная и широковещательная маршрутизация.
Поскольку сеть NR+ имеет внутреннюю маршрутизацию и адреса, она может работать без служб маршрутизации Интернет-протокола . Интернет-протоколы могут передаваться в сетях NR+.
Уровень управления средним доступом
[ редактировать ]Средний контроль доступа [13] Основными услугами являются управление радиоресурсами и передача данных.
Управление радиоресурсами обеспечивает #Сосуществование с Classic DECT . Для этого устройства FT периодически сканируют радиоканал, на котором они работают, и отображают занятые временные интервалы, которые измеряются для использования, предполагая, что это постоянное соединение Classic DECT. [13] Устройства FT распределяют время доступа к каналу для дочерних устройств в свободных временных интервалах, сохраняя безошибочную связь в занятых временных интервалах. Распределение доступа к каналу отправляется в виде маяковых сообщений всем устройствам в кластере.
Уровень MAC также обеспечивает шифрование области канала и защиту целостности.
Физический уровень
[ редактировать ]Физический уровень [9] [15] использует с циклическим префиксом версию OFDM в качестве базовой технологии. Эти технологии обеспечивают хорошо известное поведение в сложных радиоусловиях.
Уровень PHY обеспечивает обнаружение ошибок на более высоких уровнях, прямое исправление ошибок и HARQ с мягким объединением . Полученные сообщения с ошибками объединяются с повторными передачами, что позволяет декодировать правильное сообщение, даже если повторная передача также содержала ошибки.
Радио NR+ может работать на частотах ниже 6 ГГц. [9] Стандартно определенные скорости составляют до гигабит в секунду. [15] Реализации радиосвязи, конечно, различаются по достигаемым скоростям и поддерживаемым частотам.
Безопасность
[ редактировать ]NR+ определяет шифрование сообщений и защиту целостности как на уровне CVG, так и на уровне MAC. Шифрование и защита целостности используют собственные отдельные ключи на двух уровнях. Шифрование основано на AES с длиной ключа 128 бит. [16] Защита целостности основана на том же алгоритме и длине ключа. [17] NR+ не определяет механизм распределения ключей: «количество пар ключей и распределение ключей выходят за рамки настоящего документа». [14] хотя это изучалось [18]
Будущая работа DECT-2020 в ETSI
[ редактировать ]Технический комитет DECT начал работу над спецификацией второй версии стандарта в июне 2023 года.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мартин Роу (16 августа 2023 г.). " "Первый несотовый стандарт 5G: DECT NR+" " . Мир технологий 5G (ООО «WTWH Media») . Проверено 21 ноября 2023 г.
- ^ Дэн Шей (06 февраля 2023 г.). " "Новое радио DECT-2020 (NR) и Интернет вещей: обзор" " . Дайджест нового оборудования (Endeavour Business Media) . Проверено 3 ноября 2023 г.
- ^ Марк Патрик, Кэролайн Хейс (24 мая 2023 г.). " "Руководство по DECT NR+ – почему миру нужен несотовый беспроводной протокол 5G" " . Еженедельник электроники . Проверено 21 ноября 2023 г.
- ^ Перес-Гирао, М. Долорес; Вайсхаупт, Томас; Вильцек, Андреас (18 мая 2022 г.). «DECT NR+: Представляем основы нового несотового стандарта 5G для вертикальных сетей» . Мобильная связь – технологии и приложения; 26-й ITG-симпозиум. IEEE/ВДЕ. ISBN 978-3-8007-5873-9 .
- ^ Ковальчуков Роман; Молчанов Дмитрий; Пирсканен, Юхо; Саэ, Йонас; Нумминен, Юсси; Кучерявый, Евгений; Валкама, Микко (01 июня 2022 г.). " "Новое радио DECT-2020: следующий шаг на пути к массовой машинной связи 5G" " . Журнал коммуникаций IEEE . 60 (6): 58–64. дои : 10.1109/MCOM.001.2100375 . S2CID 231632052 . Проверено 8 ноября 2023 г.
- ^ Анттонен, Антти; Кархула, Пекка; Ласанен, Мика; Маянен, Микко (2021). «Включение массовой коммуникации между машинами с помощью стандарта DECT-2020: исследование производительности на уровне системы» (отчет). Центр технических исследований VTT Финляндии . Проверено 3 ноября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б " "Введение в НР DECT-2020" " . ЕТСИ . Проверено 3 ноября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с «Новое радио DECT-2020 (NR). Часть 2. Требования к радиоприему и передаче. Выпуск 1» (PDF) . ЕТСИ . Проверено 5 июля 2023 г.
- ^ «Усовершенствованная цифровая беспроводная связь (DECT); Гармонизированный стандарт доступа к радиоспектру; Часть 2: DECT-2020 NR» (PDF) . ЕТСИ . Проверено 5 июля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б «Новое радио DECT-2020 (NR); Часть 1: Обзор; Выпуск 1» (PDF) . ЕТСИ . Проверено 5 июля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с 103 636-1 глава 5.3. Топология ячеистой сети
- ^ Jump up to: а б с «Новое радио DECT-2020 (NR); Часть 4: Уровень MAC; Выпуск 1» (PDF) . ЕТСИ . Проверено 5 июля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с «Новое радио DECT-2020 (NR); Часть 5: уровни DLC и конвергенции; выпуск 1» (PDF) . ЕТСИ . Проверено 6 июля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б «Новое радио DECT-2020 (NR); Часть 3: Физический уровень; Выпуск 1» (PDF) . ЕТСИ . Проверено 6 июля 2023 г.
- ^ «ФИПС ПАБ 197» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий. Архивировано (PDF) из оригинала 31 мая 2023 года . Проверено 6 июля 2023 г.
- ^ Дворкин, МЮ (2016). «НиСТ 800-38Б» . Национальный институт стандартов и технологий. doi : 10.6028/NIST.SP.800-38B . Архивировано из оригинала 18 мая 2023 года . Проверено 6 июля 2023 г.
- ^ «Усовершенствованная цифровая беспроводная связь (DECT); Новый радиоинтерфейс DECT-2020 (NR); Исследование архитектуры безопасности» (PDF) . ЕТСИ. Архивировано (PDF) из оригинала 30 ноября 2021 года . Проверено 6 июля 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]