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發(fā)布時(shí)間:2024-12-03作者來源:薩科微瀏覽:1704
B-IoT技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)勢,為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接帶來前所未有的變革。無論是智能城市、智能制造,還是消費(fèi)電子,NB-IoT都在其中扮演著關(guān)鍵角色。跟隨文章,和我們一起深入了解它的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)以及它如何塑造我們的智能生活。
01
什么是NB-IoT
NB-IoT(Narrowband Internet of Things),即窄帶物聯(lián)網(wǎng),是一種基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù),專門為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備設(shè)計(jì)。NB-IoT通過優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、延長電池壽命、降低設(shè)備復(fù)雜度及成本,來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低速率的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接。其主要應(yīng)用場景包括智能表計(jì)量、智能城市、資產(chǎn)追蹤、環(huán)境監(jiān)測等。與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的通信場景不同,物聯(lián)網(wǎng)的通信場景偏重于低功耗廣覆蓋,數(shù)據(jù)偶發(fā)數(shù)據(jù)量較小的網(wǎng)絡(luò)場景LPWA(Low-Power Wide-Area)。
這在無線通信領(lǐng)域里歸為低功耗廣域網(wǎng)的范疇,NB-IoT是其中使用最廣泛的技術(shù)之一。它基于蜂窩網(wǎng)絡(luò),部署在運(yùn)營商的授權(quán)頻段,只消耗大約180KHz的帶寬。它可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò),為物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備提供了良好的公共網(wǎng)絡(luò)接入,做到了低部署成本并實(shí)現(xiàn)設(shè)備平滑升級。
NB-IoT的基本應(yīng)用架構(gòu)如圖中所示。其數(shù)據(jù)交互的過程為:NB-IoT終端產(chǎn)品(模組/芯片)將數(shù)據(jù)發(fā)送至NB-IoT網(wǎng)絡(luò),NB-IoT網(wǎng)絡(luò)再將數(shù)據(jù)傳至IoT平臺(tái),IoT平臺(tái)再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行處理。
NB-IoT的特點(diǎn)是覆蓋廣,具備海量連接能力,同時(shí)做到了低功耗。它相比于傳統(tǒng)GSM可以提供10倍的覆蓋面積。一個(gè)基站可以覆蓋10km的范圍,而且它具備比LTE和GPRS高20dB的增益,能覆蓋到地下車庫等信號微弱的地方。這是因?yàn)樗男盘栐诟膸捴邪l(fā)送,相同功率下具有更高的功率譜密度PSD(Power Spectrum Density),所以增益更大,并且由于引入了eDRX省電技術(shù)和PSM省電模式,進(jìn)一步降低了功耗。
為了和現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)兼容,NB-IoT主要基于LTE技術(shù)并做了相應(yīng)修改。它可以做到和LTE并行部署,在下行鏈路互不影響。并且它精簡了通信信道,減小了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。在頻譜利用方面它有三種方式:
獨(dú)立部署:在GSM空閑頻譜中部署。
帶內(nèi)部署:使用了在現(xiàn)有LTE頻段的資源塊 ,不影響LTE數(shù)據(jù)傳輸。
保護(hù)帶部署:是利用了LTE頻譜的保護(hù)帶,實(shí)現(xiàn)了頻譜資源的[敏感詞]化。
為了做到增強(qiáng)覆蓋,NB-IoT提升了上行功率譜密度。相比于LTE,它的信息在更窄的LTE帶寬中發(fā)送,那么相同發(fā)射功率下的功率譜密度增大,降低了接收方的解調(diào)要求。在NB-IoT的上行信道上,同樣也支持無線信道上的數(shù)據(jù)重傳。重傳就是使用多個(gè)數(shù)據(jù)幀傳送同一個(gè)信息塊。NB-IoT[敏感詞]可支持下行2048次重傳,上行128次重傳。這樣的方式可以增加信號覆蓋的范圍,但數(shù)據(jù)重傳勢必將導(dǎo)致時(shí)延的增加,從而影響信息傳遞的實(shí)時(shí)性。
為了做到更省電, NB-IoT僅支持 FDD 半雙工模式,意味著不必同時(shí)處理發(fā)送和接收,其達(dá)到的效果,比起全雙工成本更低廉,更省電。低速率和低帶寬本身意味著芯片處理復(fù)雜度降低。
為了做到更省電, NB-IoT僅支持 FDD 半雙工模式,意味著不必同時(shí)處理發(fā)送和接收,其達(dá)到的效果,比起全雙工成本更低廉,更省電。低速率和低帶寬本身意味著芯片處理復(fù)雜度降低。
下表是低功耗廣域網(wǎng)的幾個(gè)技術(shù)對比,可以看到 NB-IoT工作在授權(quán)頻譜下,具備窄帶寬,低數(shù)據(jù)吞吐量,允許[敏感詞]時(shí)延達(dá)到了10秒。考慮到NB終端的應(yīng)用場景一般對時(shí)延不敏感,比如智能水表,燃?xì)獗淼龋赃@種特性更有助于節(jié)省功耗。
02
主流NB-IoT模塊
這是ublox推出的SARA-R422系列模塊。它同時(shí)提供 LTE-M、NB-IoT 和 EGPRS 信號通信,可以將LTE通信和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)相結(jié)合,隨時(shí)隨地獲取精準(zhǔn)定位信息。u-blox 定位云服務(wù) CloudLocate 可減少電能消耗,延長物聯(lián)?應(yīng)?的使?壽命。同時(shí)它具備工業(yè)級的輸出功率, 達(dá)到了23 dBm。它可以使用MQTT Anywhere 和 MQTT Flex ,一套用于物聯(lián)網(wǎng)的輕量級消息傳遞協(xié)議,實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比、高功率的端到端物聯(lián)網(wǎng)通信。由于具備長壽命、低維護(hù)、成本敏感、低功耗的特點(diǎn),它非常適合智能計(jì)量設(shè)備,如天然氣/水/電表、智能照明, 包括路燈照明、大樓自動(dòng)化、遠(yuǎn)程信息處理、資產(chǎn)跟蹤、遠(yuǎn)程監(jiān)控、以及各種的消費(fèi)穿戴裝置。
以上給大家簡要介紹了NB-IoT的基本概念和工作原理,展示了NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用場景,希望對大家有所幫助~
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