DECT NR+技术实践评估：填补物联网通信空白的新兴无线标准

《IEEE Communications Magazine》：What to Expect When Using DECT NR+

本文针对物联网应用中对动态权衡通信距离与数据速率的需求，研究团队通过北欧半导体nRF91系列硬件对DECT NR+技术开展实证研究。结果表明该技术在视距条件下可实现6公里通信距离，但功耗高达BLE的10倍，特别适合非成本敏感型应用场景，为物联网通信技术选择提供了重要参考依据。

　　

在物联网技术飞速发展的今天，无线连接技术正面临着前所未有的挑战与机遇。随着智能城市、工业自动化和环境监测等应用场景的不断扩展，传统的无线技术如Wi-Fi、蓝牙和LoRa等各自存在明显局限性：要么通信距离有限，要么数据速率不足，要么功耗过高。这种技术空白促使研究人员不断探索新的解决方案，而DECT NR+作为最新进入这一领域的技术标准，承诺在通信距离和数据速率之间实现动态平衡，引起了业界的广泛关注。

DECT NR+本质上是对传统1.9GHz数字增强无线通信(DECT)标准的重新利用，专门针对物联网应用进行了优化。这项技术被国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)正式认可为"首个非蜂窝5G标准"，其最大优势在于工作在相对空闲的1.9GHz免许可频段，避免了蜂窝技术所需的昂贵合约和频谱使用费用。然而，这一新兴技术在实际应用中的真实表现如何，正是本文研究的核心问题。

为了深入探究DECT NR+的实际性能，研究人员设计了一套系统的实验方案。他们采用北欧半导体公司的nRF91系列商业现货(COTS)硬件，包括nRF9161、nRF9151和nRF9131等芯片型号，这些芯片通过更新射频协处理器固件即可支持DECT NR+标准。研究团队开发了专门的物理层测试固件，构建了自动化测试框架，能够精确控制发射功率、调制编码方案(MCS)、数据包长度和频率等参数。

关键技术方法包括：采用功率分析仪精确测量不同参数组合下的功耗特性；在四种典型环境（工业厂房、办公区域、城市校园和乡村视距）中部署测试节点，通过包投递率(PDR)评估通信可靠性；基于正交频分复用(OFDM)和循环前缀(CP)的物理层分析，研究不同子载波缩放因子(μ)和傅里叶变换缩放因子(β)对系统性能的影响。

功率消耗研究结果显示了DECT NR+在实际应用中的能耗特征。测量数据显示，nRF9161芯片在发射状态下的电流消耗介于70mA（-40dBm发射功率）至220mA（+19dBm发射功率）之间，接收状态下为45mA。与蓝牙低功耗(BLE)技术相比，这一功耗水平高出约10倍，对于电池供电的应用场景构成了显著挑战。

电荷消耗分析揭示了调制编码方案选择对能效的重要影响。当使用MCS 0在+19dBm功率下传输249字节数据包时，单次发射操作消耗约700μC电荷。然而，通过选择更高阶的MCS方案，每比特能耗显著降低。例如，切换到MCS 4时，仅需2个子时隙即可传输相同数据量，电荷消耗降至39μC。这种能效提升的代价是通信可靠性的降低，体现了DECT NR+在能效与可靠性之间的内在权衡。

通信范围测试结果展现了DECT NR+在不同环境下的适应性。在工业厂房环境中，尽管存在金属结构导致的信号反射和多径衰落，-8dBm的发射功率仍能维持80%以上的包投递率。办公环境中的测试显示，在非视距条件下，直至-4dBm发射功率仍能保持接近100%的通信可靠性。

城市环境测试结果暴露了DECT NR+在非视距条件下的局限性。在290米距离上，由于建筑物遮挡，通信质量明显下降；而450米距离上的测试点尽管接收信号强度指示(RSSI)值较好，但因车辆和行人等临时障碍物影响，链路质量不稳定。这一结果表明，在密集城市环境中，DECT NR+的可靠通信范围限制在200米左右。

视距条件下的卓越表现展示了DECT NR+在理想环境下的潜力。在乡村环境中，研究人员成功实现了6公里距离的稳定通信，这一结果超过了先前公布的DECT NR+距离测量数据，与IEEE 802.15.4g标准的通信范围相当，但远低于LoRa技术的极限距离。然而，DECT NR+在相同条件下的数据速率显著高于这些低功耗广域网络(LPWAN)技术。

技术定位分析揭示了DECT NR+在无线技术生态中的独特地位。通过将DECT NR+与无线个域网(WPAN)、无线局域网(WLAN)和低功耗广域网络(LPWAN)等技术进行比较，研究人员发现该技术填补了传统技术之间的空白区域。尽管在数据速率上无法与Wi-Fi竞争，在通信距离上不及LoRa，但DECT NR+提供了两者之间的平衡点，特别适合需要中等数据速率和中等通信距离的应用场景。

研究结论强调，DECT NR+的核心价值在于其灵活性。该技术允许设备动态权衡数据速率与通信范围，这一特性在现有无线技术中较为独特。对于需要设计高级网状网络协议的公司，或者开发多种类型无线应用的企业，DECT NR+提供了无需重新设计即可适应不同需求的解决方案。

讨论部分指出，DECT NR+目前面临的主要挑战是较高的功耗和成本，这限制了其在电池供电设备中的广泛应用。然而，随着芯片供应商增加和市场竞争加剧，预计这些限制将逐步缓解。研究人员预测，基于DECT NR+的网状网络协议将不断涌现，推动该技术在工业物联网等特定领域的应用研究。

这项研究的重要意义在于为物联网技术选择提供了实证依据。通过详尽的性能评估，技术人员能够根据具体应用需求（通信距离、数据速率、功耗限制和成本考虑）做出更加明智的技术选型决策。DECT NR+作为物联网无线技术生态中的新成员，虽然不会取代现有技术，但为特定应用场景提供了有价值的补充选择。

该研究的局限性在于仅关注物理层性能，而未涉及上层协议优化可能带来的性能改善。未来研究可进一步探索DECT NR+在完整网络协议栈下的表现，以及其与传统DECT电话共存的实际影响。随着技术生态的成熟，DECT NR+有望在智能电表网络、工业自动化和专业音频传输等领域找到其特定应用空间。