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NB-IOT技术从应用到发展全面解析

基于蜂窝的窄带物联网成为万物互联网络的一个重要分支,NB-IOT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。自从政府发布相关扶持政策之后,NB-IOT成为物联网行业的2017-2018最新热门词。

但是关于NB-IOT我们还是有很多人不理解,它到底是什么?用来干什么?未来发展的前景如何?

NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖物联网市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。它就是在4G或者5G的组网中进行彻底融合的,不需要在组网,实际上有一个SIM卡,只有有3G、4G、5G基站覆盖的地方就可以使用它做互联网综合解决方案。从这一方面来说是完全符合国家实际发展需求的,不需要在重新加入别的技术辅助。

NB-IOT技术是IOT领域的一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫做低功耗广域网(LPWA)。

NB-IOT的四个优势

1. 超强覆盖

相对原来的GPRS系统,增加20db的信号增益

2. 超低功耗

终端节点要达到10年的电池寿命

3. 超低成本

终端芯片的价格为1美元,模块价格为2美元

4. 超大连接

200KHz小区容量可达100k用户设备

NB-IOT关键知识点

NB-IOT是一个空中接口标准,这个标准主要是在终端与基站eNB之间的约定,包括物理层与数据链路层的一些设计规定。考虑到与LTE的兼容性,NB-IOT标准与LTE的空口标准有很多相似之处。比如NB-IoT沿用LTE定义的频段号,Release 13为NB-IoT指定了14个频段。NB-IoT的多址技术,上行采用SC-FDMA,下行采用OFDMA;下行发射功率为43dBm, 上行为23dBm。调制方式以QPSK和BPSK为主。Release 13 NB-IoT仅支持FDD半双工type-B模式,FDD意味着上行和下行在频率上分开,半双工意味着UE不会同时处理接收和发送。

CIoT接入网架构图

NB-IOT如何实现低功耗

NB-IoT比起GPRS来说,最大的特点是低功耗。除了本身NB-IoT的传输速率比较低以外,NB-IoT引入了eDRX省电技术和PSM省电模式,也是省电的主要原因。

在PSM模式下,NB-IoT终端仍旧注册在网,但不接受信令,从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。

另外eDRX省电技术延长终端在空闲模式下的睡眠周期,减少信号接收单元不必要的启动。总的来说,这些措施就是让终端的睡眠时间更多,睡眠质量更好,从而功耗也就更低。

NB-IOT如何部署

NB-IoT占用180KHz带宽,这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是一样的。NB-IoT有以下三种可能的部署方式:

1)独立部署(Stand alone operation)

适用于重耕GSM频段。GSM的信道带宽为200KHz,这对NB-IoT 180KHz的带宽足够了,两边还留出来10KHz的保护间隔。

2)保护带部署(Guard band operation)

适用于LTE频段。利用LTE频段边缘的保护频带来部署NB-IoT。

3)带内部署(In-band operation)

适用于LTE频段。直接利用LTE载波中间的资源块来部署NB-IoT。

NB-IOT的发展方向

从目前来看NB-IOT的发展可分为三个阶段

第一阶段:芯片及模组成本较高,主要由运营商、设备商这些供给方通过补贴、示范的形式来培育市场需求,推动行业逐渐从0到1的发展,这一阶段从2016标准落地开始示范建网到2017年。

第二阶段:随着芯片出货量的不断增加,模组成本逐渐下降到与现有的物联网技术路线差不多,公共服务、个人生活、工业、新技术(共享单车)等各行各业的需求会和运营商一起推动NB-IOT发展,这一阶段预计从2018年持续到2020年。

第三阶段:物联网底层产业成熟,丰富应用开始发展呢的时期。此时网络接入成本低廉,更多是需求驱动,基于云计算与人工智能的物联网啊垂直应用是价值所在。

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  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180122A0OMUJ00?refer=cp_1026
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