Nordic DECT NR+ 5G IoT mMTC URLLC ITU-R DECT

DECT NR+：非蜂巢式5G技術全解密(1)

2023-07-18

Heidi-Irene Harvey Sollie

DECT NR+是有史以來第一個被納入ITU-R定義5G標準的非蜂巢式技術，並且可能成為大規模建置物聯網(IoT)的關鍵技術，實現免授權的無線5G網路。本文介紹DECT NR+技術的特性及應用領域，並說明DECT NR+為了成為5G標準而需要滿足的具體需求。

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世界上首個非蜂巢式5G技術在2020年獲得歐洲電訊標準協會(ETSI)組織批准，並隨後於2022年被採納為5G標準的一部分之後，近期受到了業界關注。DECT NR+(或者技術上稱為DECT-2020 NR的標準)是有史以來第一個被納入國際電信聯盟無線電通訊部門(ITU-R)定義5G標準的非蜂巢式技術。DECT NR+標準可能是大規模建置物聯網(IoT)的關鍵技術，實現了免授權的無線5G網路，其中的裝置使用網狀技術形成網路來相互連結，而且僅僅需要一個外部連接。

本文旨在介紹DECT NR+，包括其主要特性和應用領域，以及DECT NR+與5G的關聯性、網路拓撲結構和頻段。接著，將說明DECT NR+為了成為5G標準而滿足的某些具體要求，包括密度、可擴展性、可靠性和低延遲特性，以及為了達到這些要求而採用的具體技術。

5G技術的一環

在過去，DECT技術是數位增強無線通訊(Digital Enhanced Cordless Telecommunications)的縮寫，主要用於無線電話系統。

DECT-2020 NR標準由ETSI組織所開發，以滿足ITU-R對5G技術的要求(正式稱為IMT-2020要求)。5G標準為5G技術的服務定義了三個獨立的用例類型(圖1)：

．增強型行動寬頻(eMBB)：與前幾代行動網路相比，eMBB側重於提供更快的資料速率和更大的網路容量。

．大規模機器類型通訊(mMTC)：mMTC旨在連接大量低功耗裝置和感測器，側重於低功耗、高密度和可擴展性。

．超可靠低延遲通訊(URLLC)：URLLC旨在為需要即時回應和關鍵任務可靠性的關鍵通訊和應用提供極低延遲和超高可靠性。

DECT NR+可以同時滿足mMTC和URLLC要求，Nordic Semiconductor正在與解決方案合作夥伴Wirepas共同開發基於nRF91系列硬體的DECT NR+商用解決方案。Nordic DECT NR+產品主要針對mMTC市場。

網路拓撲結構和術語

DECT NR+支援點對點(P2P)、星狀(Star)和網狀(Mesh)等類型的拓撲結構。值得注意的是，這裡所說的網狀拓撲是一種不完全的網狀拓撲架構，稱為叢集樹狀拓撲(Clustered Tree Topology)。這代表裝置會被分組成幾個獨立的樹狀，稱為叢集(Cluster)。叢集樹狀拓撲是一種包含分支的星狀拓撲。所有叢集連接起來形成網狀網路，因為並非所有的節點都像在完全網狀拓撲中那樣相互連接，因此形成前面所說的「不完全的網狀」。

DECT NR+節點的角色可以是匯聚節點(Sink Node)、中繼節點(Relay Node)或葉節點(Leaf Node)。匯聚節點是接入網際網路的閘道，選擇工作頻率並發起信標(Beacon)傳輸，代表其具有通往外部世界的路由。網路可以具有多個匯聚節點與外部連接。中繼節點透過將資訊路由傳送到其他叢集和自身叢集中的葉裝置來擴展網路。葉節點是網路的最外層的節點，僅能發送資料。

在點對點和星狀拓撲結構中，具有網際網路回程的節點被定義為匯聚節點，所有其他節點則被定義為與匯聚節點相連的葉節點。

網狀拓撲結構的情況更加複雜。該機制能夠根據網路的需要，自主分配裝置角色，支援網路拓撲的「自組織」和「自修復」，並能解決高流量情況下的壅塞問題。每個裝置都根據通往匯聚節點的可用路由來單獨決定下一跳，這意味著叢集樹狀是自主形成的。圖2顯示了一個DECT NR+網狀網路示例，其中包括一個匯聚節點和三個叢集，在三個不同的頻率通道上運行。注意，在叢集3中，中繼節點不一定需要轉發資料，節點的角色只是表示它們具備這樣的功能。