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

    今天，有消息稱(chēng)中移動(dòng)將在12月重磅推出4G車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品及服務(wù)。出于好奇，研究了一下4G車(chē)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(chē)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(chē)聯(lián)網(wǎng)通常是在車(chē)內放置一個(gè)類(lèi)似MIFI的設備，這一設備可以接收4G網(wǎng)絡(luò )信號，并且在車(chē)內布局一個(gè)WI-FI熱點(diǎn)。

     從上圖可知，車(chē)內使用WI-FI或藍牙，車(chē)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(chē)接口、 智能交通系統，通過(guò)WIFI—>LTE接入汽車(chē)廠(chǎng)家數據中心，而另一條通道主要連接用戶(hù)接口，直接通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò )接入。

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

    我們知道一列高鐵長(cháng)可達400多米，車(chē)速可以達到350km/h。由于車(chē)廂信號衰減和高速移動(dòng)，高鐵上往往信號差、網(wǎng)速慢、且手機還超耗電。

    為了改善高鐵覆蓋，我們可以在高鐵上安裝一套無(wú)線(xiàn)接入設備，該設備通過(guò)鐵路沿線(xiàn)的eNB提供無(wú)線(xiàn)回程鏈接。這套設備有兩套天線(xiàn)，一套天線(xiàn)用來(lái)連接eNB，而另一套天線(xiàn)連接車(chē)廂內的所有UE。

    從上圖中可以看到，前面的一根天線(xiàn)叫“預測天線(xiàn)”，這根預測天線(xiàn)將發(fā)揮關(guān)鍵的作用。

    在LTE系統中，UE會(huì )周期性的上報信道狀態(tài)信息 （ Channel State Information, 簡(jiǎn)稱(chēng) CSI), 對信道進(jìn)行估計并快速反饋給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，信道估計的信令開(kāi)銷(xiāo)會(huì )很大，并且由于UE反饋的時(shí)延， 信道估計的實(shí)時(shí)性無(wú)法保證。

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

    這就是預測天線(xiàn)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(zhù)一些挑戰。

    挑戰主要來(lái)自引入MRN產(chǎn)生的干擾。由于MRN和車(chē)廂內的UE距離很近，所以?xún)烧吣鼙３趾芎玫耐ㄐ?。同時(shí)，列車(chē)車(chē)廂能進(jìn)一步抑制MRN接入信號外泄，這就 有效的防止了MRN與UE的接入鏈路信號對外界造成干擾。但是，MRN和eNB回程鏈路這端的問(wèn)題就比較復雜了，比如MRN與MRN之間的干擾，MRN和 宏站UE的干擾。盡管，預測天線(xiàn)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（小區干擾協(xié)調）來(lái)支持，還需要更進(jìn)一步的研究。