NB-IOT將重塑智慧城市的未來(lái)

作者：佚名 2022-12-16 15:50:20

NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))是一種低功耗技術(shù)，專為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用和其他低數(shù)據(jù)速率通信需求而設(shè)計(jì)。其使用窄帶無(wú)線電頻譜和先進(jìn)的電源管理技術(shù)，能夠有效利用可用頻譜，并延長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命。NB-IoT基于LTE(長(zhǎng)期演進(jìn))蜂窩無(wú)線技術(shù)，已被第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)標(biāo)準(zhǔn)化，作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的全球無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。

什么是NB-IOT?

NB-IoT是一種低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)，專為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備和其他需要低數(shù)據(jù)速率和長(zhǎng)電池壽命的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。其是一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用窄帶無(wú)線電頻譜為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供安全可靠的通信。

NB-IoT在許可頻譜中運(yùn)行，并使用先進(jìn)的調(diào)制和多址技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)有效使用可用頻譜并支持大量連接設(shè)備。其還使用先進(jìn)的電源管理技術(shù)來(lái)延長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命，這對(duì)于遠(yuǎn)程傳感器和其他不容易進(jìn)行維護(hù)或更換電池的設(shè)備等應(yīng)用至關(guān)重要。

除了低功耗和遠(yuǎn)程功能外，與其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比，NB-IOT還提供了更高的安全性和可靠性。其使用專用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和強(qiáng)大的信號(hào)機(jī)制來(lái)提供可靠的通信，即使在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中，如密集的城市地區(qū)或地下深處。

總的來(lái)說(shuō)，NB-IoT是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和支持越來(lái)越多的連接設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，這些設(shè)備部署在廣泛的行業(yè)中，從農(nóng)業(yè)和制造業(yè)到智慧城市和醫(yī)療保健。

NB-IOT安全嗎?

由于底層技術(shù)比傳統(tǒng)蜂窩模塊更簡(jiǎn)單，原始設(shè)備制造商可以更容易地設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和部署其產(chǎn)品。

同樣可靠的LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全和隱私保護(hù)也可用，包括支持：

用戶身份保密;
實(shí)體認(rèn)證,;
數(shù)據(jù)完整性;
以及移動(dòng)設(shè)備識(shí)別。

NB-IOT用例需求

NB-IoT解決了許多物聯(lián)網(wǎng)用例的需求，因?yàn)槠?

效率：NB-IoT使用半雙工通信，這意味著模塊和蜂窩基站都不能同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。這種半雙工通信的使用，以及較慢的NB-IOT數(shù)據(jù)速率、單個(gè)天線的使用和更低的射頻(RF)帶寬，最大限度地降低了復(fù)雜性，從而降低了NB-IoT設(shè)備的成本。與標(biāo)準(zhǔn)LTE Cat-1蜂窩模塊相比，這些簡(jiǎn)化使NB-IoT模塊的成本降低了50%。
功耗：得益于省電模式(PSM)和eDRX(擴(kuò)展不連續(xù)接收)等功能，以及NB容量的物聯(lián)網(wǎng)，以優(yōu)化小型數(shù)據(jù)傳輸所使用的能量，電池供電的邊緣模塊，其可以比傳統(tǒng)的LTE Cat-1模塊低75%的電量傳輸數(shù)據(jù)。因此，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序制造商可以創(chuàng)造出電池壽命為10年或更長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)備。
容量更大：由于利用了窄帶傳輸、信令優(yōu)化、自適應(yīng)調(diào)制和混合自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(HARQ)技術(shù)，每平方公里可連接多達(dá)100萬(wàn)個(gè)NB-IoT設(shè)備。
更好的覆蓋范圍：窄帶物聯(lián)網(wǎng)利用了大量的信號(hào)重復(fù)。與競(jìng)爭(zhēng)的蜂窩技術(shù)相比，大信號(hào)重復(fù)可將NB覆蓋物聯(lián)網(wǎng)提高5-10倍。但是，這會(huì)降低數(shù)據(jù)吞吐量并增加功耗。由于覆蓋范圍的提高，NB-IoT設(shè)備現(xiàn)在可以連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)，即使位于地下、建筑物內(nèi)或農(nóng)村地區(qū)。

NB-IoT的成本是多少?

NB-IoT的成本取決于許多因素，包括具體實(shí)施、使用的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施類型以及部署規(guī)模。因此，很難為NB-IoT提供精確的成本估算。

實(shí)施NB-IoT的成本可能包括購(gòu)買和安裝必要的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的成本，如基站、天線和其他硬件。還包括運(yùn)營(yíng)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的成本，以及購(gòu)買或租賃必要頻譜的成本。

此外，NB-IoT的成本還取決于部署的類型，例如獨(dú)立的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)或與現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)集成的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)部署規(guī)模的不同，成本也會(huì)有所不同，較大的部署通常需要更多的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施。

總的來(lái)說(shuō)，實(shí)施NB-IoT的成本將取決于一系列因素，并可能因具體實(shí)施和要求而有所不同。

NB-IoT是雙向的嗎?

是的，NB-IoT是一種雙向通信技術(shù)，即同時(shí)支持上行和下行通信。

在雙向通信中，數(shù)據(jù)可以從設(shè)備傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)(上行鏈路)，也可以從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆O(shè)備(下行鏈路)，實(shí)現(xiàn)雙向通信。這與單向通信相反，單向通信中數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上傳輸，從設(shè)備到網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)到設(shè)備。

NB-IoT采用先進(jìn)的時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)等多址技術(shù)，有效利用可用頻譜，支持雙向通信。這使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，并從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，如遠(yuǎn)程傳感器監(jiān)控、資產(chǎn)跟蹤和其他物聯(lián)網(wǎng)用例。

總的來(lái)說(shuō)，NB-IoT的雙向通信能力是其設(shè)計(jì)的重要組成部分，并實(shí)現(xiàn)了廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

NB-IoT和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)

在實(shí)踐中，可能會(huì)經(jīng)常聽到NB-IoT和LTE-M之間的比較，盡管這是制造商、服務(wù)提供商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所提倡的兩種選擇。

假設(shè)從未聽說(shuō)過(guò)LPWAN，或者其他人將其描述為新的。在這種情況下，這并不是因?yàn)槠鋵儆跓o(wú)線物聯(lián)網(wǎng)通信的全新類別，而是因?yàn)榉涓CLPWA網(wǎng)絡(luò)在長(zhǎng)期延遲后終于在許多地區(qū)部署，這主要是由于提出的各種競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)和移動(dòng)行業(yè)做出的商業(yè)決策造成的。

大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)是另一個(gè)行業(yè)術(shù)語(yǔ)，簡(jiǎn)單地指那些通常傳輸小數(shù)據(jù)量的“數(shù)十億”設(shè)備，經(jīng)常地間隔發(fā)送(沒(méi)有持續(xù)傳輸，但偶爾會(huì))，并且需要像NB-IoT和其他設(shè)備一樣長(zhǎng)時(shí)間的電池壽命，有時(shí)也被用于LPWAN。

NB-IoT是5G還是4G?

NB-IoT不被認(rèn)為是4G或5G技術(shù)。其是一種低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)，專為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用和其他低數(shù)據(jù)速率通信需求而設(shè)計(jì)。

4G和5G是蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用于為智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備提供高速移動(dòng)寬帶和其他先進(jìn)的通信服務(wù)。這些技術(shù)使用寬帶無(wú)線電頻譜和先進(jìn)的調(diào)制，以及多種訪問(wèn)技術(shù)來(lái)支持高數(shù)據(jù)速率和支持大量連接設(shè)備。

相比之下，NB-IoT旨在支持低數(shù)據(jù)速率和長(zhǎng)電池壽命，適用于IoT設(shè)備和其他不需要4G或5G高數(shù)據(jù)速率和功能的應(yīng)用程序。其使用窄帶無(wú)線電頻譜和先進(jìn)的電源管理技術(shù)，能夠有效利用可用頻譜，并延長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命。

總的來(lái)說(shuō)，4G和5G專注于提供高速移動(dòng)寬帶服務(wù)，而NB-IoT旨在支持廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，并推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

NB-IoT和LTE有什么區(qū)別?

NB-IoT和LTE(長(zhǎng)期演進(jìn))都是無(wú)線通信技術(shù)，但是為不同的目的而設(shè)計(jì)的，并且有一些關(guān)鍵的區(qū)別。

NB-IoT是一種低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)，專為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用和其他低數(shù)據(jù)速率通信需求而設(shè)計(jì)。其使用窄帶無(wú)線電頻譜和先進(jìn)的電源管理技術(shù)，能夠有效利用可用頻譜，并延長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命。

相比之下，LTE是一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用于向智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備提供高速移動(dòng)寬帶和其他高級(jí)通信服務(wù)。其使用寬帶無(wú)線電頻譜和先進(jìn)的調(diào)制，以及多種訪問(wèn)技術(shù)來(lái)支持高數(shù)據(jù)速率和支持大量的連接設(shè)備。

NB-IoT和LTE之間的一些主要區(qū)別包括:

數(shù)據(jù)速率：NB-IoT專為低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用而設(shè)計(jì)，可支持高達(dá)200 kbps的數(shù)據(jù)速率，而LTE可支持高達(dá)數(shù)百M(fèi)bps的數(shù)據(jù)速率。
頻譜：NB-IoT在許可的頻譜中運(yùn)行，而LTE可以在許可和未許可的頻譜中運(yùn)行。
范圍：由于使用窄帶頻譜和先進(jìn)的電源管理技術(shù)，NB-IoT的范圍比LTE更長(zhǎng)。
功耗：NB-IoT專為低功耗和長(zhǎng)電池壽命而設(shè)計(jì)，而LTE設(shè)備通常對(duì)功耗有更高的要求。

總的來(lái)說(shuō)，LTE專注于提供高速移動(dòng)寬帶服務(wù)，而NB-IoT旨在支持廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，并推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

NB-IoT的延遲

與LTE-M相比，NB-IoT不太適合需要極低網(wǎng)絡(luò)延遲的情況。因此，其在需要近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序中并不常用。在這些情況下，LTE-M更適合。NB-IoT和LTE-M都在5G的發(fā)展中發(fā)揮著作用，對(duì)于需要速度且通常至關(guān)重要的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，極低的網(wǎng)絡(luò)延遲是必要的。通信標(biāo)準(zhǔn)的選擇并不是這里要考慮的唯一因素。

除了NB-IoT和LTE-M在網(wǎng)絡(luò)延遲方面的差異外，值得注意的是，邊緣計(jì)算和IoT也可以在快速分析傳感器數(shù)據(jù)方面發(fā)揮作用。邊緣計(jì)算允許數(shù)據(jù)分析在更靠近源頭的地方進(jìn)行，而不需要與云或數(shù)據(jù)中心通信。

具體到NB-IoT的延遲，一般等于或小于10秒，范圍為1.6~10秒。相比之下，LTE-M的延遲為100到150毫秒。

NB-IoT的移動(dòng)性

NB-IoT和LTE-M之間的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別是NB-IoT不完全支持移動(dòng)性，而LTE-M支持。這意味著NB-IoT在需要在單元之間切換的情況下可能不那么有效。不過(guò)，在3GPP Release 14中對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)NB-IoT的特性進(jìn)行了一些增強(qiáng)。相比之下，LTE-M還支持語(yǔ)音。

盡管NB-IoT在移動(dòng)性方面存在局限性，但在涉及固定資產(chǎn)和設(shè)備的應(yīng)用和案例中仍有廣泛應(yīng)用。這在前面提到的應(yīng)用程序和用例類型中很明顯。值得注意的是，這并不意味著NB-IoT不能用于移動(dòng)資產(chǎn)和設(shè)備，而是它在這一領(lǐng)域的能力是有限的。

現(xiàn)實(shí)世界中有帶跟蹤器的NB-IoT應(yīng)用、共享單車服務(wù)、帶有移動(dòng)組件但數(shù)據(jù)吞吐量低的環(huán)境應(yīng)用、智能物流等等。

更具體地說(shuō)，NB-IoT要求設(shè)備在運(yùn)動(dòng)時(shí)定期重新選擇單元，而LTE-M則不需要。因此，NB-IoT不太適合移動(dòng)設(shè)備。并且重新選擇電池會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生影響，因?yàn)槠鋾?huì)消耗電量。智能電表和銷售點(diǎn)終端等固定資產(chǎn)通常是NB-IoT的重點(diǎn)，但并不是唯一的重點(diǎn)。對(duì)于“真正的無(wú)縫移動(dòng)”，LTE-M可以算作首選技術(shù)。

NB-IoT與LoRa

NB-IoT和LoRa都是低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)，專為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用和其他低數(shù)據(jù)速率通信需求而設(shè)計(jì)。它們都使用窄帶無(wú)線電頻譜和先進(jìn)的電源管理技術(shù)，以有效利用可用頻譜，并延長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命。

NB-IoT和LoRa之間有一些關(guān)鍵的區(qū)別，包括:

頻譜：NB-IoT在許可頻譜中運(yùn)行，而LoRa可以在許可和未許可頻譜中運(yùn)行。
數(shù)據(jù)速率：NB-IoT可支持高達(dá)200 kbps的數(shù)據(jù)速率，而LoRa可支持高達(dá)50 kbps的數(shù)據(jù)速率。
范圍：LoRa由于使用了專有的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，具有比窄帶物聯(lián)網(wǎng)更長(zhǎng)的范圍。
功耗：NB-IoT專為低功耗和長(zhǎng)電池壽命而設(shè)計(jì)，而LoRa設(shè)備通常具有更高的功耗要求。
網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施：NB-IoT使用專用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，而LoRa使用分散式控制的分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

總的來(lái)說(shuō)，雖然NB-IoT和LoRa都是為低數(shù)據(jù)速率物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，但它們?cè)诩夹g(shù)實(shí)現(xiàn)和功能方面存在一些關(guān)鍵差異。

未來(lái)的NB-IoT應(yīng)用

對(duì)于傳感器的廣泛部署，價(jià)格合理的調(diào)制解調(diào)器是必不可少的。有必要改進(jìn)監(jiān)測(cè)程序和報(bào)告各種變量，如溫度和濕度。對(duì)于涉及大量傳感器的應(yīng)用程序，應(yīng)該降低數(shù)據(jù)速率和延遲。這種解決方案可以滿足這些標(biāo)準(zhǔn)，這一事實(shí)支持了NB-IoT將提高效率的說(shuō)法。對(duì)于單音設(shè)備，NB-IoT設(shè)備已經(jīng)表明可以處理低至100-200kbps甚至更低的物理層數(shù)據(jù)速率峰值。

設(shè)備優(yōu)化的其他方面，例如，LTE MBB需要兩個(gè)天線，而NB-IoT設(shè)備只需要一個(gè)接收天線。因此，對(duì)于比率和基帶解調(diào)器，只需要一個(gè)接收鏈。

窄帶寬的一個(gè)好處是模擬到數(shù)字和數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換的難度，信道估計(jì)和較低的緩沖(NB-IoT為200kHz，其他技術(shù)為1.4MHZ至20MHZ)。

農(nóng)業(yè)

由于NB-IoT連接，農(nóng)民將擁有先進(jìn)的跟蹤選項(xiàng)，因此帶有u-blox NB-IoT模塊的傳感器可以在動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)異常時(shí)發(fā)送警報(bào)。這些傳感器可用于跟蹤環(huán)境特征，包括污染、噪音、雨水以及溫度和濕度等土壤特征。

智能計(jì)量

燃?xì)夂退肀O(jiān)測(cè)可以通過(guò)NB-IoT實(shí)現(xiàn)，使用頻繁的微小數(shù)據(jù)傳輸。智能電表的推出面臨著重大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋挑戰(zhàn)。儀表經(jīng)常出現(xiàn)在具有挑戰(zhàn)性的位置，如地窖、地下隧道，或偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)。為了解決這一問(wèn)題，NB-IoT具有出色的覆蓋率和滲透率。

智慧城市

當(dāng)?shù)卣梢允褂肗B-IoT來(lái)管理路燈，決定何時(shí)需要清空垃圾桶、定位空置停車位、密切關(guān)注天氣以及評(píng)估道路狀況。

智能公寓

具有NB-IoT連接的傳感器可以管理照明和溫度，并傳輸有關(guān)建筑維護(hù)問(wèn)題的通知。此外，NB-IoT可以作為建筑的備份寬帶連接。在一些安全解決方案中，傳感器甚至可以使用LPWA網(wǎng)絡(luò)直接連接到監(jiān)控系統(tǒng)，因?yàn)檫@種配置既更容易安裝和維護(hù)，也更難被入侵者禁用。