nb-iot技术的四个主要特点

物联网0149

nb-iot技术的四个主要特点,第1张

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。

仅供参考

物联网卡就是借助于某种场景的智能设备(智能穿戴、车载设备等)通过通信传输网络,是三大运营商面向物联网用户为智能终端设备提供的移动通信接入业务,具有上网速率快的优点。物联网卡成分多种多样方式,例如一些情景合适NB-IoT方式,一些情景合适一般2G/3G/4g方式。NB-IoT就是NarrowBandInternetofThings,俗称窄带物联网,其中的NB就是Narrow Band,窄带的意思。NB物联网卡朝向物联网技术行业中具备“小信息量、低速度、低能耗”特性的低能耗多源(LPWA)移动通信技术连接服务项目,主要提供短消息、数据信息,不提供视频语音。

NB物联卡与普通物联网卡的相同不同之处?

1、NB物联卡和普通物联卡相同之处是都不提供视频语音服务。

2、NB物联卡和普通物联卡的不同之处:

在网络上:NB物联卡是NB-IOT网络,一个独立的网络频段,属于4G,NB卡不兼容其他2/3/4g设备,不支持与手机之间的直接数据通信;普通物联卡一般是2G/3G/4G网络。

在面向用户上:NB物联卡覆盖广,能耗低,连接数更多,仅向集团客户开放,暂不对个人客户开放;物联卡可以对个人智能设备开放,比如智能手表等等。

在收费上:NB卡资费便宜;物联卡资费相对较贵。

什么是NB物联卡.中琛物联平台表示物联卡市场上有不少的设备需要使用到物联网NB卡,企业在批量采购NB卡的时候,需要提前与供应商进行需求沟通,避免因为沟通不充分影响设备的正常使用。

  NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)作为一种新型的物联网通信标准,在窄带宽、低功耗、广覆盖物联网领域具有诸多优势。本文概述了NB-IoT的主要优势及其技术。

  NB-IoT通信模组耗电极低。这得益于其惰性通信机制,大部分时间下,设备处于休眠状态(99%的时间)。主要在于其采用了 PSM 和 eDRX(拓展非连续接收)技术。

  一块NB-IoT通信设备的成本大约在1~5美元左右,从而满足物联网的应用场景。

  NB-IoT覆盖面积为2G、4G网的的3倍。通信上常用最大耦合损耗(MCL)来衡量通信设备信号覆盖覆盖能力。MCL与基站信号功率 P B 、接入终端信号功率 P M 有关,定义式如下:

  信号强度(信噪比)随距基站距离降低,其降低值用耦合损耗表征。而最大耦合损耗可以理解为满足通信需求的最弱信号值,即最大的信号衰减值,以此来间接表征满足通信的最远距离。

如下图所示,NB-IoT MCL比2G GPRS大了20dB,覆盖范围大了三倍。

  NB-IoT一个小区(约200KHz带宽)可接入50000个终端。远远多于LTE的1000个设备。

物联网场景

物联网卡是运营商基于其物联网服务网络为有物联网需求用户提供的移动通信接入业务。主要满足用户在物物、物人连接中的通信需求,以此实现最终的信息交互。而窄带物联网卡是通过运营商部署的窄带网络,实现移动通信,因其更广的覆盖、更低的功耗得以应用。

那么窄带物联网卡都有哪些具体的应用场景呢?

智能路灯

传统路灯一般通过集中设置来实现灯的打开关闭及具体的开关时间,并且灯光亮度调整困难。而运营商物联网网络与平台的接入,可实现远程手机或电脑控制开关灯、自动定时开关灯、也可结合监控系统对当前人流量的统计实现路灯整体或个体亮度调节。还可以加载更多的智能设备,加入wifi系统,实现无线上网。加入空气质量监测系统,实现空气质量监控。加入充电桩,就是路边的充电站。

引入智能路灯系统,可实时监控路灯使用情况,实现远程监控、业务数据实时分析,提高运行效率,减少运维成本。终端设备有非正常情况,可自动向监控中心报警。同时通过更多智能设备的引入,实现多个功能的集成。

智能水表

传统的住宅小区使用人工抄表,不仅抄收数据烦琐,而且统计困难,工作效率低下,无法为计费、线损控制、用能分析等方面提供及时准确的数据。

部署物联网智能水表、智能气表等采集设备,建设智慧水务抄表/燃气抄表平台,实现远程抄表到户、管网实时监控、业务经营智能分析。远程控制功能中,可对水表进行开关阀操作,实现远程水表开关操作,存在水费拖欠的,可远程关阀。还可实现阶梯水价。

引入智能水表避免了人工抄表入户,提升抄表效率,运营商维护通信网络,减少维护成本,更低的功耗,更低的资费,更强的信号穿透,更加智能,可远程控制阀门、及时上报故障,计费也会更准确、更透明。

智能燃气表

引入智能燃气表系统,可实现使用和管理方双向数据的实时传输,实时获知燃气终端设备的运行情况,实现气表远程监控、数据实时分析。也可对气表终端进行远程控制,如开关阀门。可实现实时监控用户用气情况,实现阶梯气价。

智能停车

智能停车系统可提供车位实时信息,向出行者提供停车库具体位置、当前车位实时数据等信息指引驾驶员合理停车,同时通过动态信息标志把停车位和容量分散信息聚合而成的实时信息数据进行分析,辅助管理部门进行管理决策。可实现实时车位状态更新、空余停车位实时发布、停车入位引导、停车位预定、停车位查询、停车计费管理、设备故障、告警管理等多项功能。

井盖

当井盖被打开一定角度时智能井盖系统发出预警信号,通过窄带网络传输至中心机房井盖管理运维平台。系统进行大数据分析,确认警情后,实时预警并将信息推送至运维管理人员手机APP 端。运维管理人员以就近原则赶至现场查看处理,消除井盖异常带来的风险,并将处理情况通过手机APP反馈至井盖管理运维平台。

智能烟感

通过窄带网络组建联网型智能烟雾报警器,实现对公共场所及家庭住宅的火灾隐患区域监测。便于各地街道、居委等相关部门实时了解到现场情况,有效保障现场人身和财产的的安全。相对传统消防发现火情后再报警的方式,缩短了获得警情的时间。能够获取更多的现场信息,以便实施最佳的救援方案。消防设备故障也可实现自主上报。

智能烟感

窄带物联网以其自身的广覆盖、低功耗等优势获得了一些实际应用,但是目前还没有大范围批量应用,相信随着技术的成熟发展,会有越来越多的实际应用场景,功能体验也会越来越好。

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。

80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。

ZigBee

ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

窄带物联网(Narrow Band Internet 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。

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(LPWAN)。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少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。

中国三大运营商都在大力发展物联网业务,物联网卡和NB物联网卡已成为物联网领域的重中之重。谈到物联网,很多人都在想大力发展NB物联网意味着什么。使用现有的2G、3G和4G网络以及移动网络信号是否不方便?

物联网卡的不同应用场景

高速率业务:主要使用3G、4G技术,例如车载物联网设备和监控摄像头,对应业务特点要求是实时数据传输。

中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜,使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务。

低速率业务:业界将低速率业务市场归纳为LPWAN市场,即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑,从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。

目前低速率业务市场急需开拓,而低速率业务市场其实是最大的市场,如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器,此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观,这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等。

此时NB-IOT网络就应运而生,NB-IoT是指窄带物联网技术。NB-IOT聚焦于低功耗广域(LPWA)物联网市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。目前三大运营商已完成全国性主要地区的覆盖。

目前nb-iot物联卡具备以下优势

·大连接:每一个扇区可以支持10万个连接,与现有无线技术相比,NB-IoT可以提升50~100倍的接入数。

·广覆盖:比传统GSM网络增益20GB,一个基站提供的覆盖面积是以往的10倍。

·低功耗:NB-IoT节电技术DRX和PSM,通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电的目的通常可以保障电池拥有5年以上的寿命。

·广应用:由于NB-IoT具有覆盖广、连接多、成本低和功耗低的优点,故其非常适合应用于低功耗设备,广泛应用于多种垂直行业。

·易使用:体积小,只需要搭配相应的NB-IOT模组,不占用内任何电路板空间。

·简单计费:NB物联卡的内部通信芯片、通信协议和资费政策较传统物联网卡有较大区别,支持定向连接,资费更优。

NB物联网卡和普通物联卡的区别有哪些?中景元物联指出合适NB-iot的应用场景非常多,对适合使用NB-iot的领域来说,机会非常多。从物联网企业家的角度来看,这等于是在扩大一个新的市场。在物联网时代,信息产业的传统运作模式正在被打破。

物联网(TheInternetofThings,简称IOT),即“万物相连的互联网”,是互联网基础上的延伸和扩展的网络,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通。

物联网并不是个新鲜的概念,20多年前,物联网概念由比尔盖茨首次在他的《未来之路》中提起。只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起世人的重视。

2005年本人从事电表行业软件开发工作时,就接触过电力公司的远程抄表系统,这其实就是物联网的一种行业具体应用。传统的远程抄表系统均为集中抄读方式,即使用集中器通过485/MBus/PLC/Lora/Zigbee等有线或无线方式抄读目标设备的数据,如水表、气表、电表、传感器等。但是,有线存在布线困难问题,无线存在各种通信质量问题:如PLC难以避免噪声干扰、Lora通信速度较慢、点对点传输、ZigBee存在组网不可控现场通信质量差等。那有没存在一种通信技术,直接把设备数据上传到系统平台呢?这也是有的,一般方案是通过GPRS模块通信。但GPRS模块依然存在供电功耗和流量资费问题,因而没有很好地应用普及和推广。

2016年基于授权频谱(Licensed)的NB-IoT新型技术,很好的解决了GPRS的功耗问题,也因其大容量、覆盖广、高安全性等优势,在众多物联技术中脱颖而出,成为业界关注的焦点。具体来说,NB-IoT优点如下:

广覆盖:在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,可更好满足厂区、管道井、井盖等这类对深度覆盖有要求的地方。

低功耗:模块在平时处于休眠状态,每天可根据程序设定自动唤醒上传数据,若没有收到请求的命令,模块会自动进入休眠,终端模块待机时间可长达8年。

低成本:与LoRa相比,NB-IOT无需自建基站,通讯稳定可靠。

大连接:同一基站可比现有无线技术提供50-100倍的接入数。

基于以上优点,NB-IoT通信技术可方便应用在以往难以应用远抄技术的领域,也使得传统远抄技术方案变得更简单,让设备通信更简单、更可靠。可广泛应用在各种行业中,比如:智能路灯、智慧停车、烟感气感监测、智慧消防、智能门锁、智慧水务、智慧井盖、智慧农业等行业应用。

目前,中国三大运营商正大张旗鼓地进行相关NBIoT通信基础建设,NBIoT相关行业应用也已初成规模。像NB-IOT在水表市场已小有突破,少数企业2018年出货实现了百万量级。燃气表龙头金卡智能,2017年全年试挂不足2万台,中间经过客户小批量试挂、中批量验证,2018年其出货量达到70万台。

凡事有利就有弊,那NBIoT通信技术应用有什么缺点呢?

传输数据少。基于低功耗的机制,注定了NBIoT只能传输少量的数据到远端,因此正式应用时要么单次传输字节数少,要么传输数据间隔长。比如智能水表、气表,一般是24小时传输一次数据。这意味着依靠实时数据分析的行业应用难以推广此技术。此外,还存在寿命到期电池更换的麻烦。

通信成本贵。目前NBIoT通信模块还是偏贵,主流芯片厂家主要有紫光展锐、华为海思和联发科,一块NBIoT模组在20~50元左右。通信流量上,电信是20元一年,包年时间多相对便宜,中国移动资费差不多,若设备量大还有议价空间。一块水电表零售价也就一两百元,NBIoT模组就吃掉了一大块成本。

技术待成熟。虽然中国各大运营商号称投入大量人力物力财力进行相关建设,NBIoT技术还不是很成熟。本人所在公司系统平台于2017年底就和电信云平台进行了系统对接,目前接了近万台NB-IoT电表和水表。发现电信平台依然在不断地更新升级,曾经在某商厦安装了300多块NBIoT电表,结果导致基站出现故障,后经电信技术人员积极抢修才恢复正常。诚然,电信云平台后面是华为公司作为技术支撑,实力强大,想必不久将来技术会成熟稳定。

平台对接难。电信的IOT平台走的是CoPA协议,CoPA协议对接方面复杂。虽然华为电信物联网平台上资料齐全,要和电信开放平台对接,还是要花不少时间。2017年公司研发部门安排专人花了2个月才对接好,为兼容传统tcp、udp通讯,后期又对设备通讯服务进行了优化处理,前前后后花了大概半年时间才完全稳定。因此,这对于一般传统企业还是有一定技术门槛的。

可以说,物联网是通向未来智能世界的万物互联必由之路,下一个万亿元级的通信业务,蕴育着巨大的市场空间,是未来促进社会发展刺激GDP增长的重要驱动力。NB-IoT通信技术,使得万物互联成了可能,将会普及到各个行业中。预计未来几年,物联网行业将因技术的更新换代呈现爆发性增长,拭目以待!

窄带物联网的一个扇区能够支持十万个连接,支持低设备功耗和优化的网络架构和低延时敏感度、超低的设备成本。窄带物联网是2015年9月在3GPP标准组织中立项提出的一种新的窄带蜂窝通信技术,2016年6月16日,NB-IoT技术协议的核心部分(CorePart)获得了3GPP无线接入网(RAN)技术规范组会议通过,性能标准也已制定并冻结,一致性标准由3GPPRAN5工作组制定,RAN5的终端一致性测试子工作组根据运营商和终端厂商共同完成,目前已初步完成两阶段的第一阶段测试。这些成就均标志着NB-IoT标准基本成熟,已初步具备商用的条件。

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