物联网(IoT)已经开始走入现实,到 2020 年,预计将有数十亿的服务和设备实现随时随地互联。智能家居、可穿戴设备、智慧城市、智慧医疗、智慧交通、智慧农业和智能仪表等等,各种新应用层出不穷,推动新业务模式飞速发展。
为了支持物联网的进一步发展,移动行业开发了新的无线接入技术,其中包括低功耗广域网(LPWAN)。这项技术能够更好地支持这些设备和其应用的特征和要求。
3GPP 在 2014 年开始推动一项标准化任务,窄带物联网(NB-IoT)是这项工作的成果。作为 3GPP 第 13 版标准的一个组成部分,窄带物联网技术规范的首个版本在 2016 年 6 月冻结并发布,旨在支持具有以下要求的类似应用:
– 优化在现有 LTE 空中接口之上的网络体系结构
– 更佳的部署灵活性
– 扩大的室内覆盖范围(与 GSM 相比 +20 dB)
– 支持数量庞大的双向通信设备(数据传输速率仅为几十 kbps)
– 低成本设备(单价低于 5 美元)
– 低功耗(电池使用寿命超过 10 年)
窄带物联网是一种新型无线接入技术,虽然与现有的 3GPP 设备不兼容,但是其继承了 LTE 的很多特征,例如频带、物理层基础、参数值定义和高层复用(NAS、RRC、RLC 和 MAC 过程)。但是,必须注意的是,因为其带宽减少到 180 kHz(加上防护频带为 200 kHz),所以需要创建与 LTE 不同的新物理信道和程序。
与其他物联网技术一样,此应用的终极目标就是更大的覆盖范围和更低的功耗。为了减少设备复杂性和成本,它不支持很多基础 LTE 功能,例如空间复用、载波聚合、演进的多媒体广播组播业务(eMBMS)和双连通性。也不支持高层服务,例如 IP 多媒体子系统(IMS)。
在现有 LTE 空中接口之上优化的网络体系结构
虽然窄带物联网与现有 3GPP 设备不兼容,但它仍然继承了很多 LTE 特征,例如物理层基础和高层体系结构。
唯一实现标准化的双工模式是频分双工(FDD);因此,上行链路和下行链路使用不同的频率。目前,窄带物联网没有时分双工(TDD)版本,而 3GPP 在短期内也没有计划定义该版本。
为了减少设备复杂性和成本,3GPP 制定了三个主要的设计决策。首先,窄带物联网遵照半双工设计,这样就无需使用昂贵的双工器滤波器来分离发射和接收链路;您可以使用开关代替。其次,不支持 MIMO,特别是空间多路复用技术,因此用户设备(UE)仅需要实施一个接收机链路。最后,非常重要的一点是,信道带宽仅为 180 kHz,这减少了整体平台成本。
总之,窄带物联网 NB IoT 是一项新兴的 3GPP 窄带无线技术,其优点是可以充分利用现有的蜂窝基础设施。这项新技术将促使物联网实现长足增长,在不同领域催生各类物联网应用。
窄带物联网设计挑战
窄带物联网设备和系统要求经过严格的测试,以确保高度的可靠性,避免意外故障。下列是窄带物联网面对的一些设计挑战:
物联网技术虽然发展迅速,但仍存在以下不足之处:
1 安全问题:物联网设备和系统的安全问题一直是一个热点和难点,缺乏有效的安全保护措施容易导致设备被攻击、信息泄露等问题。
2 标准化问题:由于物联网涉及到多个领域和技术,标准化工作并不完善,导致不同厂商和设备之间的兼容性和互联互通存在问题。
3 能耗问题:由于物联网设备需要不断收集和传输数据,因此能源消耗较大,需要更加智能化和节能的设计。
4 隐私问题:物联网设备收集的数据可能包含用户的隐私信息,如何保护用户的隐私成为一个重要的问题。
5 数据处理问题:物联网设备所产生的数据量庞大,如何高效地处理和分析数据,提取有用的信息,是一个需要解决的问题。
6 成本问题:物联网设备和系统的成本较高,对于一些中小企业和个人用户来说可能承受不起。
因此,未来需要在这些方面加强研究和改进,提高物联网技术的安全性、标准化、能源效率、隐私保护、数据处理和成本效益等方面的表现,以推动物联网技术的可持续发展。
1 nbiot技术怎么读
NB-IoT:读法 en bi: 'aiəut基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Inter of Things, NB-IoT)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的带宽,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。[1] NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。
NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
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NB-IOT(NarrowBandInterofThings,NB-IoT,又称窄带物联网),是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术;--OFweek光通讯网NB-IoT是在LTE基础上发展起来的,其主要采用了LTE的相关技术,针对自身特点做了相应的修改。
NB-IoT物理层,射频带宽为200 kHz,下行采用正交相移键控(QPSK)调制解调器,且采用正交频分多址(OFDMA)技术,子载波间隔15 kHz;上行采用二进制相移键控(BPSK)或QPSK调制解调器,且采用单载波频分多址(SC-FDMA)技术,包含single-tone和multi-tone两种。single-tone技术的子载波间隔为375 kHz 和15 kHz 两种,可以适应超低速率和超低功耗的IoT终端。
multi-tone技术的子载波间隔为15 kHz,可以提供更高的速率需求。NB-IoT的高层协议(物理层以上)是基于LTE 标准制定的,对多连接、低功耗和少数据的特性进行了部分修改。
NB-IoT的核心网基于S1接口进行连接。
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1、NB-IOT多输入多输出技术
NB-IoT可以利用多天线技术抑制信道传输衰弱,获得分集增益、空间复用增益和阵列增益,在发送端和接收端均采用多天线实现信号同时发送和接收;
因此就形成了一个并行的多空间信道,充分利用空间信道传输资源,在不增加系统带宽和天线发射总功率的条件下提供空间分集增益,在多径衰落信道中提高传输的可靠性,也即是实现信息的多输入多输出。
2、NB-IOT自适应技术
NB-IoT采用自适应技术,可以保证通信质量达到最优化,根据信道的传输环境的变化,适时地改变NB-loT的发送、接收参数。目前常用的自适应技术包括自适应资源分配技术、自适应编码调制技术、自适应功率控制技术和自适应重传技术。
3、NB-IoT多载波聚合传输技术
NB-IoT采用了多载波聚合传输技术,其是一种正交频分复用技术,可以将信道划分为多个正交的信道,能够将一个高速数据流分解成并行的多个低速子数据流,然后将这些数据调制到信道上,实现信息传输。
扩展资料
NB-IoT的四大特点:
一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;
二是具备支撑连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;
三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;
四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。
物联网硬件其实有用到纽扣电池的,比如去年比较热门的:蓝牙找物器,不少用的就是CR2032的锂锰纽扣电池。纽扣电池只适用于低功耗的智能设备,原因我下面会说,
其他类大部分智能硬件不用纽扣电池有以下原因:
1,从产品可靠性角度考虑:因为纽扣电池的内阻较大,一般的放电电流就比较小,所以只能用于低功耗设备,比如前面的BLE(低功耗蓝牙),如果用于其他的蓝牙音频类设备&WIFI类设备设备,因为工作电流比较大(蓝牙耳机工作时电流20-40mA),会导致电池放电时因内阻过大,导致输出电压过低,产品无法正常工作。
2,从经济角度考虑:即使目前有厂家已经开发出了大支持大电流放电(低内阻)的纽扣电池,但是从经济角度考虑,因为锂锰纽扣电池是不支持充电的,只能一次性使用,如果用于音频类设备供电就需要频繁的购买纽扣电池了。(举例CR2032标称容量240mAH,如果我用于蓝牙耳机听音乐的话,20mA电流工作也只能听12个小时,也就是说我一天就需要更换一颗电池了,这种情况用锂离子聚合物可充电电池,充电循环使用显然更经济)。
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