4G車聯(lián)網(wǎng)怎么玩？神技術(shù)MRN來(lái)了！

　　今天，有消息稱中移動(dòng)將在12月重磅推出4G車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品及服務(wù)。出于好奇，研究了一下4G車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，和大家一起探討探討。

　　先來(lái)看一看目前主要采用的車聯(lián)網(wǎng)解決方案。最后再隆重介紹一下3GPP R12提出的神技術(shù)—MRN。目前，4G車聯(lián)網(wǎng)通常是在車內(nèi)放置一個(gè)類似MIFI的設(shè)備，這一設(shè)備可以接收4G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，并且在車內(nèi)布局一個(gè)WI-FI熱點(diǎn)。

　　從上圖可知，車內(nèi)使用WI-FI或藍(lán)牙，車外通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)連接Internet服務(wù)。連接Internet服務(wù)也分為兩條通道，一條通道連接汽車接口、智能交通系統(tǒng)，通過(guò)WIFI—>LTE接入汽車廠家數(shù)據(jù)中心，而另一條通道主要連接用戶接口，直接通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)接入。

　　通常情況下，在部署車聯(lián)網(wǎng)時(shí)，會(huì)根據(jù)不同的交通環(huán)境，采用不同的網(wǎng)絡(luò)策略。不過(guò)，由于車輛是高速移動(dòng)的，速率會(huì)受到車輛高速移動(dòng)的影響。在低速的場(chǎng)景下，采用內(nèi)置MIFI的方案可行，可一旦車輛速度過(guò)快，就不能保證更好的無(wú)線寬帶體驗(yàn)了。為了解決高速問(wèn)題，R12提出了MRN。MRN是什么?Mobile Relay Node，移動(dòng)中繼節(jié)點(diǎn)。MRN可以廣泛的應(yīng)用于高鐵，當(dāng)然，汽車就不在話下了。

　　我們知道一列高鐵長(zhǎng)可達(dá)400多米，車速可以達(dá)到350km/h。由于車廂信號(hào)衰減和高速移動(dòng)，高鐵上往往信號(hào)差、網(wǎng)速慢、且手機(jī)還超耗電。

　　為了改善高鐵覆蓋，我們可以在高鐵上安裝一套無(wú)線接入設(shè)備，該設(shè)備通過(guò)鐵路沿線的eNB提供無(wú)線回程鏈接。這套設(shè)備有兩套天線，一套天線用來(lái)連接eNB，而另一套天線連接車廂內(nèi)的所有UE。

　　從上圖中可以看到，前面的一根天線叫“預(yù)測(cè)天線”，這根預(yù)測(cè)天線將發(fā)揮關(guān)鍵的作用。

　　在LTE系統(tǒng)中，UE會(huì)周期性的上報(bào)信道狀態(tài)信息 ( Channel State Information, 簡(jiǎn)稱 CSI), 對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)并快速反饋給eNB，這個(gè)反饋時(shí)延要求不小于5ms。在高速移動(dòng)環(huán)境下信道變化很快，信道估計(jì)的信令開(kāi)銷會(huì)很大，并且由于UE反饋的時(shí)延，信道估計(jì)的實(shí)時(shí)性無(wú)法保證。

　　怎么解決這個(gè)問(wèn)題?可以用提前對(duì)信道預(yù)測(cè)的方法來(lái)解決，比如卡爾曼(kalman)或Wiener 模型預(yù)測(cè)。這些預(yù)測(cè)模型可以準(zhǔn)確的向前預(yù)測(cè)0.2至0.3個(gè)波長(zhǎng)，這就意味著，900M頻段內(nèi)，在相對(duì)低速移動(dòng)的場(chǎng)景下，提前預(yù)測(cè)5ms完全沒(méi)有壓力。比如，一輛列車以50km/s的速度前行，5ms內(nèi)移動(dòng)0.0694m，這就剛好等于900MHZ頻段的0.2個(gè)波長(zhǎng)。

　　這就是預(yù)測(cè)天線的主要理論原理。MRN是一個(gè)非常好的解決方案，但是，它同樣面臨著一些挑戰(zhàn)。

　　挑戰(zhàn)主要來(lái)自引入MRN產(chǎn)生的干擾。由于MRN和車廂內(nèi)的UE距離很近，所以兩者能保持很好的通信。同時(shí)，列車車廂能進(jìn)一步抑制MRN接入信號(hào)外泄，這就有效的防止了MRN與UE的接入鏈路信號(hào)對(duì)外界造成干擾。但是，MRN和eNB回程鏈路這端的問(wèn)題就比較復(fù)雜了，比如MRN與MRN之間的干擾，MRN和宏站UE的干擾。盡管，預(yù)測(cè)天線的使用可以避免或消除回程鏈路的干擾，但是，是不是需要ICIC(小區(qū)干擾協(xié)調(diào))來(lái)支持，還需要更進(jìn)一步的研究。