Обзор сетей 5G для Интернета вещей: коммуникационные технологии и проблемы

Интернет вещей (IoT) — перспективная технология, призванная революционизировать и соединить мир посредством гетерогенных умных устройств через бесшовную связь. Современный спрос на коммуникации машинного типа (machine-type communications, MTC) привел к появлению различных коммуникационных технологий с разнообразными требованиями к сервисам для реализации современной концепции IoT. Недавние сотовые стандарты, такие как long-term evolution (LTE), были разработаны для мобильных устройств, но плохо подходят для энергоэффективных устройств с низкой пропускной способностью, характерных для IoT. Для решения этой проблемы разработаны несколько новых стандартов для IoT. Пятое поколение (5G) мобильных сетей в частности нацелено на преодоление ограничений предыдущих сотовых стандартов и является потенциальным ключевым фактором развития будущего IoT. В этой статье рассматривается современное состояние требований приложений IoT и соответствующих им коммуникационных технологий. Кроме того, подробно обсуждаются решения 3rd Generation Partnership Project (3GPP) на базе сотовых сетей для низкоэнергетичных широкозонных сетей (LPWA), которые поддерживают и обеспечивают новые требования сервисов для массовых и критических IoT-сценариев, включая расширенное покрытие GSM for IoT, enhanced machine-type communications (eMTC) и narrowband-Internet of Things (NB-IoT). Далее представлены улучшения 5G New Radio (5G NR) для новых требований сервисов и вспомогательные технологии для IoT. Статья дает всесторонний обзор возникающих и обеспечивающих технологий с основным фокусом на 5G-мобильных сетях, которые предполагается использовать для поддержки экспоненциального роста трафика в целях развития IoT. Также приведены проблемы и открытые направления исследований, связанные с развертыванием массовых и критических IoT-приложений, включая разработку эффективных контекстно-адаптивных механизмов управления перегрузкой.