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物联网学习之路——物联网通信技术:NBIoT

时间:2018-03-01 21:38:13      阅读:9472      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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NBIoT是什么

  NB-IoT,Narrow Band Internet of Things,窄带物联网,是一种专为万物互联打造的蜂窝网络连接技术。顾名思义,NB-IoT所占用的带宽很窄,只需约180KHz,而且其使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存,并且能够直接部署在GSM、UMTS或LTE网络,即2/3/4G的网络上,实现现有网络的复用,降低部署成本,实现平滑升级。

  移动网络作为全球覆盖范围最大的网络,其接入能力可谓得天独厚,因此相较WiFi、蓝牙、ZigBee等无线连接方式,基于蜂窝网络的NB-IoT连接技术的前景更加被看好,已经逐渐作为开启万物互联时代的钥匙,而被商用到物联网行业中。

  图1是NB-IoT的技术发展史:

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图1 NB-IoT的技术发展史

 

NB-IoT的特点

  NB-IoT具有以下四大特点:

  一、广覆盖。相比现有的GSM、宽带LTE等网络覆盖增强了20dB,信号的传输覆盖范围更大(GSM基站目前理想状况下能覆盖35km),能覆盖到深层地下GSM网络无法覆盖到的地方。其原理主要依靠:1、缩小带宽,提升功率谱密度;2、重复发送,获得时间分集增益。

  二、大连接。相比现有无线技术,同一基站下增多了50-100倍的接入数,每小区可以达到50K连接,真是实现万物互联所必须的海量连接。其原理在于:1、基于时延不敏感的特点,采用话务模型,保存更多接入设备的上下文,在休眠态和激活态之间切换;2、窄带物联网的上行调度颗粒小,资源利用率更高;3、减少空口信令交互,提升频谱密度。

  三、低功耗。终端在99%的时间内均处在休眠态,并集成多种节电技术,待机时间可达10年。1、PSM低功耗模式,即在idle空闲态下增加PSM态 ,相当于关机,由定时器控制呼醒,耗能更低;2、eDRX扩展的非连续接收省电模式,采用更长的寻呼周期,eDRX是DRX耗电量的1/16。

  四、低成本。硬件可剪裁,软件按需简化,确保了NB-IoT的成本低廉,NB-IoT通信单模块成本不足5美元。

  NB-IoT因其适用的场景,还具有低速率和低移动性的特点。1、低速率。多点上行速率仅为56kbps,理想下行速率为21.25kbps;2、低移动性。仅支持终端设备在30km/h的移动速率下实现小区切换,远低于4G支持250km/h的速率(高铁专网可达450km/h)。

 

NB-IoT解决方案总体架构

  下图2展示了NB-IoT解决方案的总体架构:

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图2 NB-IoT解决方案总体架构

 

NB-IoT发展现状

  下图3展示了NB-IoT生态圈的概况:

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图3 NB-IoT生态圈概况

  NB-IoT目前试商用以及商用举例:

  1、华为/中国联通的NB-IoT智能停车解决方案:基于华为NB-IoT模块推出的这套智能停车系统将能实现预定、转租停车位等功能,低功耗和高穿透能力使得这个方案更具可靠性。目前该停车系统已经在上海迪士尼试商用。

  2、2017年7月13日,ofo小黄车与中国电信、华为共同宣布,三家联合研发的NB-IoT“物联网智能锁”全面启动商用。

  3、中兴通讯/中国移动的智能井盖:该方案通过全方位监管井盖状态,在井盖被打开、移位等情况下,可实现及时警告。

 

  NB-IoT芯片开发方面:

  1、华为作为国内最大的NB-IoT芯片原厂,推出了Boudica 120/Hi2110物联网芯片,搭载Huawei LiteOS嵌入式物联网操作系统.

  2、美国高通公司推出了型号为MDM9206的物联网芯片,支持Cat-M1和Cat-NB1标准的全球所有频段,具备GSM/NB-IoT/eMTC多模支持,还支持GPS、格纳洛斯、北斗、伽利略全球导航卫星定位。

  3、中兴微电子研发了RoseFinch 7100(又名“朱雀”)NB-IoT物联网芯片,专为低功耗物联网设计,在睡眠功耗、截止电压和外围借口数量等和物联网应用关联的核心指标上都在业界处于领先水平。

  4、英特尔推出的XMM 7X15系列物联网芯片。

 

  NB-IoT模组开发方面:

  1、中兴通讯基于高通MDM920芯片开发的支持NB-IoT和eMTC双模的LPWA通讯模块ZM8300。

  2、上海移远通讯技术有限公司Quectel基于华为的Hi2110物联网芯片推出了BC95-B20/B8/B5/B28,以及基于高通MDM9206芯片的BG96模组。

 

参考文献:(文章仅做交流学习,侵权即删!!)

1、https://baike.baidu.com/item/NB-IoT/19420464?fr=aladdin

2、https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MTM5ODQyMA==&mid=2651191570&idx=1&sn=05be8fb0c9cb653381f3d6a84c60934d&scene=0#wechat_redirect

3、http://www.eefocus.com/communication/365647/p2

4、《华为NB-IoT解决方案》

5、https://www.jianshu.com/p/701ab2070408

物联网学习之路——物联网通信技术:NBIoT

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