NB IoT如何影響物聯網的未來

2021-09-23 06:46:02 字數 2222 閱讀 9322

本文以nb-iot標準的技術角度,暗示了低功耗裝置的未來距離大規模生產只有短短幾年。

5g計畫在2023年部署,因此本文討論nb-iot以及它對物聯網的重要技術背景。nb-iot,即lte cat nb1,是關於以智慧型方式聯接幾十億數量的裝置的技術。該技術節省成本,支援低成本的裝置使用低功耗,提供廣域覆蓋。lpwa(低功耗廣域覆蓋)技術是物聯網產業的理論基礎;它事實上聯接任何地點的裝置,並利用了已建立的移動通訊網路。

達到新mtc應用的主要標準之一,是部署無線接入網路,該網路能降低電池消耗,廣域覆蓋,有效驅動低成本裝置,符合各運營商的不同頻段需求。在mtc應用中,我們能發現這些應用,智慧型抄表,財產監控,農業,車隊和物流管理。巨量mtc裝置通常只使用小量資料,並且一般位於無線訊號惡劣的地區,比如,森林,農場和地下室。

運營註冊的頻段容易保證覆蓋和執行。運營在非註冊的頻段會面臨對網路內許多裝置不可控的干擾。

基站密度和鏈路預算是影響移動通訊網路覆蓋的主要因素。和其它技術對比,比如,gprs,wcdma和lte,nb-iot的鏈路預算有20db(譯者注:從下表可以看出,nb-iot的鏈路預算比gprs高20db,這意味著,nb-iot裝置在更弱的無線訊號下,依然能正確解碼,所以,nb-iot比gprs的覆蓋範圍更大。)的優勢並適於低資料速率。

下表我們列出各技術的鏈路預算:

nb-iot

164db

gprs

144db

lte142.7db

這20db的改善意味著犧牲了其它因素,比如mtc應用的要求,但事實也不完全如此。nb-iot滿足延遲和電池壽命的要求。壽命依賴於裝置能有效的轉為睡眠模式,當不需要的時候,關閉電池的消耗。

像lte一樣,nb-iot使用兩個主要的rrc狀態,

rrc_idle

節省用於傳送測量報告的功耗和資源

rrc_connected

裝置直接接收和傳送資料

nb-iot技術支援大範圍的資料速率。這依賴於通道質量,訊雜比和特定區域的資源數量。並且,每個裝置有特定的鏈路預算,可以集合多個裝置的功耗。

在某些情況下,nb-iot裝置主要受訊號強度影響而不是頻寬。這些裝置關注於發射能量,針對窄帶裝置不失去效能。這種效率為其它裝置空餘出頻寬。nb-iot採用tone音和子載頻而不是資源塊。它的頻寬是15khz,和資源塊不一樣,資源塊是180khz。

在不同的地區,無論好的和差的覆蓋區域,都可以通過增加頻寬來提高資料速率。通過分配多個tone音和子載頻,資料速率可以提高12倍。這種方法改善了容量。當裝置有好的覆蓋,資料速率就快。大多數時間,當nb-iot裝置部署在高密度網格或位於原有的lte覆蓋區域,就能達到良好覆蓋。

值得注意的是,nb-iot具有高復用和適應性資料速率。3gpp規定目標容量為,每戶支援40個裝置,每個小區支援52,200個裝置(比如:倫敦等大城市)。模擬實驗已完成200,000個裝置每小區,4倍於原有目標。當然,發布時,nb-iot會達到資料速率要求。

可消費得起的數據機是感測器大規模部署的必要條件。檢測和上報像溫濕度的資料流程需要優化。對於以感測器為主的應用,資料速率和延遲可以降低。nb-iot能有效滿足這些要求。nb-iot裝置支援低物理層資料速率,在100kbps到200kbps之間,對於單音裝置,速率能更低。

還有其它可優化的方面。比如,lte mbb需要兩根天線,而nb-iot只需要一根接收天線。因此,基帶解調器只需要乙個接收器。

窄帶的優勢之一(nb-iot的頻寬200khz相對於其它接入技術的頻寬1.4mhz到20mhz)是模數以及數模轉換,通道**以及低快取的複雜性。

城市監測一座城市需要很多方面並且要低成本。nb-iot和lte使得控制路燈,免費停車,環境監測等變的可能。如前所述,nb-iot數據機具有競爭力的**。比如,模組預計為5美元。

建築物nb-iot可以支援建築物的寬頻接入。安保可以通過lpwa網路使用感測器監測。

抄表也許智慧型抄表的主要要求是網路覆蓋。有時,抄表需要在訊號惡劣的地區,比如,偏遠地區和地下。nb-iot通過規律的小資料傳送實現對煤氣和水表的監測。這會導致更好的網路覆蓋。

消費者cat m1(有時是nb-iot的替代物)。兩種技術都支援海量感測器,從大資料量到小資料量的活動。對於消費者,可穿戴是iot的基石。iot建立者面臨的主要挑戰之一是解決可持續商業模型。隨著時間的推移,維護感測器和裝置將比生產更昂貴。

希望你了解nb-iot是什麼,如何工作,以及和其它lpwa技術的區別。新穎的iot需求將在更好的網路下實現,裝置將實現乙個更具吸引力的商業。

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