物联网的新基础设施

物联网将从根本上改变许多范式。其中最重要的是我们将如何路由IoE对象之间流动的yotb数据，这变得更加困难，因为70%的数据不会通过传统的无线或有线管道传输。

到目前为止，人们已经把很多注意力放在了把智能物体放到网上，把所有东西连接到其他东西上。然而，很少有人注意到部署一个无处不在的互联技术保护伞。如果物联网真的要将一切互联起来，那么就不存在今天蜂窝基础设施中存在的数据“黑洞”。如果IoE要实时运行，那么互连必须是无处不在的。

传统的无线宏观基础设施，即使有新兴技术，如长期演进/先进的LTE/LTE- a和其他带宽优化技术，也没有部署或频谱来处理数据作为新的主要流量的出现。

解决方案
进入小细胞。小型细胞并不新鲜。最著名的是已经在你家里的femtocell，作为你的私人无线网络，有一段时间了。但这项技术即将大获成功。小型蜂窝技术正处于成为无线“灌浆”的边缘，它将完成宏蜂窝和其他移动网络所不能做的事情——填补无线基础设施的空白，并处理即将到来的数据海啸。小单元基础设施将是将物联网上线的最有利的平台。

小细胞立交桥
小小区最初被定义为小型蜂窝基站。随着Wi-Fi网络的出现，这一定义也在不断演变，现在这个术语的范围已经不仅仅局限于蜂窝网络。从本质上讲，所有的小细胞都有相同的功能。随着食物链的上升，每个平台都具有增强的功能、更广泛的覆盖范围和更多的功能。

有一段时间，移动网络运营商(MNOs)专门部署小型蜂窝，以尽可能地填补射频空白，因为放置大型蜂窝不实用或不具有成本效益。现在，随着Wi-Fi无处不在的普及，小型蜂窝已经进入了消费者和商业领域，它们被用于多种场景。

关于小单元的讨论可以包含很多信息，但是篇幅限制了这里的实际内容，因此本文将保持高水平的讨论，并讨论小单元的主要特征和问题以及它们与IoE的集成。关于小细胞技术的进一步文章即将出版。

小型电池有四种基本型号，飞飞，微，和地铁。今天，他们可以有执照，也可以没有执照。从本质上讲，每种类型的小型电池的定义与其覆盖区域、功率输出和应用有关。下面是一个简短的描述。图1是小单元树的通用图形。请记住，这些类别中的每一个都有许多变量，可以在设备范围内重新配置，以优化其适用性。

图1所示。小细胞树。礼貌查询主页

家庭基站
femtocell主要用于住宅，在室内使用，最常用于家庭Wi-Fi网络。它们是最低功率的品种- 100兆瓦或更少，覆盖面积可达50米，支持不到10个用户。这些是管理大多数家庭IoE环境的单元。住宅家庭电池由消费者控制。所有的互连、安装和设置都可以由用户完成。

最近，出现了家庭基站企业。它是住宅femtocell的升级版，其中需要更多的住宅，但网络通常是自我管理的(相对于MNO管理，尽管MNO也可以管理它们)。它提供可变的带宽选项，更高的数据速率，可以处理更多的用户，并且可以授权和非授权。

微微细胞
Picocells的功率略高，最高可达250兆瓦，可支持约100个用户，并具有约200米的范围。picoccell通常由网络运营商管理，通常部署在较大的场所-体育场馆，商场，大学和商业校园，机场等。

微型和都市电池
这些类型的小单元实际上更像是一个微型宏单元，主要用于向已经存在的宏站点添加容量。它们在许可的频谱内运行，通常用于覆盖室外城市区域，如商场或城市中心、大型地下停车场、多个建筑物或大学校园等。它们也可以部署在农村地区。功率最高可达10w，可支持数百个用户使用。

所有的小蜂窝都被带回全球无线基础设施。回程技术包括以太网、微波和铜。可以使用卫星链路，但不常见，主要原因是成本和信号传播延迟。

正是这种小细胞基础设施，将使IoE和将在其中流动的千兆字节的数据成为可能。将会有一个新的使能技术菜单。这些小单元将成为物联网最关键的硬件平台。

未来无线网络技术
为了支持这些小单元，以及所有无线技术的集成，物联网将需要一个新的网络管理范式。我们将看到未来的通信网络演变为下一代异构网络(HetNets)。这些网络还将是智能的、自组织的网络(SONs)，实时运行，频率灵活——实时响应负载和交通需求。它们将包括虚拟化技术，如软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)，并将布局物联网所依赖的基础设施。

对于半导体行业来说，这将提供大量的机会。半导体行业有机会为即将到来的小型电池基础设施的构建开发和提供多样化的硬件，包括金属层的安全。而且，小型蜂窝硬件将包括外围技术，如Wi-Fi、蓝牙、NFC、ZigBee、IPv6支持、6LoWPAN、Z-Wave、ANT+、下一代以太网等等。

单纳米栅极技术即将问世。新兴的技术，如能量收集、智能蓝牙、射频调制方案和其他低能耗平台，可以集成在小的外形上，这将允许小电池几乎放在任何地方，不引人注目。

这些是对未来的展望。这些都还不存在，至少在原型阶段或一些现场试验阶段还不存在。但这项技术是健全的，它将会实现——就像物联网一样。

的组件
再深入一点，让我们来看看这些下一代无线平台。随着越来越多的技术将成为物联网的一部分，整合小细胞来填补空白将需要许多部门的巨大合作努力;设备制造商、无线基础设施提供商、硬件和软件供应商以及无数其他厂商。随着多达2000亿个智能物体相互连接，重新做一件事情是不可能的，所以有很多事情要考虑。

最初的情况是，许多IoE对象将需要24/7/365的实时连接。这包括车辆到基础设施/车辆(V2I/V)、健康监测可穿戴设备以及一些安全(警察)、防御等元素。电力、电信和卫星基础设施也需要全天候使用物联网。这种始终在线的情况是确保覆盖所有地区的主要驱动因素，这就是为什么前面讨论的下一代技术是必须的。如果没有它们，IoE将只是一个稍微复杂一些的M2M环境。

HetNets -伟大的使能器
即将出现的是所谓的HetNets。这些下一代网络将是将无线基础设施置于单一网络保护伞下的一层。HetNets将连接小型蜂窝基础设施、宏观基础设施以及Wi-Fi等未授权技术，因此IoE可以享受永久的、不受限制的互联网络。图2是一个HetNet示例，以及它如何连接到全球无线基础设施。

图2。HetNet的一个例子。信贷支持;David Johnson, Karel Matthee, Dare Sokoya, Lawrence Mboweni, Ajay Makan和Henk Kotze(南非Meraka研究所非洲无线)-建立一个农村无线网状网络:一个自己动手的指南来规划和建立一个基于Freifunk的网状网络。

从图中可以看出，有多种类型的接入节点。广域HetNets将包含无线网络的所有元素，横跨所有部署场景(室内/室外环境、办公楼、家庭和地下区域)。它们支持宏单元、小单元、Wi-Fi网络元素(热点、运营商Wi-Fi)之间的多面互操作性，在覆盖范围的马赛克中提供网络元素之间的切换能力。

HetNets将集成许多新的技术平台，不同于目前所讨论的。它们将支持iot所需的大部分内容。它们将包括:

聪明的儿子-智能自组织网络将是HetNet的核心。这些网络能够实时分析周围无线电环境的运行状况，并自主规划和重新配置各种无线电参数，例如频率、置乱码和发射机功率级别。

SON还能够感知无线电环境中的变化，因此当引入或移除新节点时，SON可以通过调整其余的接入点(ap)和节点的工作条件来自动响应这些变化，以实现最佳QoS。

HetNets是一个复杂的网络，它集成了许多下一代技术，如SDN和NFV，下面将讨论这些技术。

NFV和SDN虚拟化技术是无线网络的下一个平台。SDN的简短描述是，基本上它将控制从硬件上解耦，并将控制带到虚拟化的数据中心。这意味着典型的不灵活和硬连线网络，没有动态资源分配能力，现在可以远程和动态地重新配置，以分配其资源和优化网络。

图3。传统网络与虚拟化网络。礼貌,Commscope。原

sdn被设计为一种抽象硬件基础设施的架构，并将其虚拟为一个控制论实体。图3显示了理性网络及其虚拟网络。

SDN网络是可编程平台，能够实现高效的资源利用。另一个好处是它们可以动态伸缩，以支持飞速增长的移动数据需求。他的优点是虚拟实体可以位于任何地方，增加了一定程度的自由度和成本效益。

NFV可以被视为与SDN并行的技术。它是欧洲电信标准协会(ETSI)行业规范小组的一项倡议。本质上，它是一个框架，定义了如何虚拟化以前由专有专用硬件执行的网络功能。预计这将降低网络设备的成本，如防火墙和安全设备，路由器和交换机，使用一个通用的商品平台来承载这些环境。NFV的好处包括:

•更大的可伸缩性，包括向上和向下，并发展服务。
•以较低的风险为试验和部署新的创新服务提供新的机会。
•支持虚拟设备市场和软件进入者。
•缩短部署新网络服务的上市时间。
•通过减少设备减少运营商的资本支出和运营成本。
•新服务带来的额外投资回报率。

NFV是对软件定义网络(SDN)的高度补充。这些议题是互利的，但并不相互依存或相互排斥。网络功能可以独立于部署的SDN进行虚拟化和部署，反之亦然。然而，这两个平台具有很强的互补性，并且分别实现各自的好处增加了一倍以上。

信件
世界正在为海量数据的冲击做好准备，这些数据必须得到有效的管理，否则就会发生数据世界末日。最紧迫的挑战是如何路由这些数据，并将遗留基础设施转换为勇敢的虚拟世界中的动态和敏捷平台。

许多行业都有很多活动，但这一切都依赖于一个内聚的、全球互联的无线基础设施。小型电池，加上SONs、sdn、NFV等技术，以及集成这些技术的硬件和软件领域的进步，将提供实现物联网所需要的下一代基础设施。