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[网络设备] NB-IoT技术特点和主要应用

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发表于 2022-11-14 00:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
https://zhuanlan.zhihu.com/p/368971478

NB-Iot作为一种窄带物联网技术在各大行业脱颖而出,其应用涵盖多个领域。
一、NB-IoT是什么
NB-IoT是指窄带物联网(Narrow Band -Internet of Things)技术。NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。
二、NB-IoT具备四大特点


强链接:在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。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。举例来说,受限于带宽,运营商给家庭中每个路由器仅开放8-16个接入口,而一个家庭中往往有多部手机、笔记本、平板电脑,未来要想实现全屋智能、上百种传感设备需要联网就成了一个棘手的难题。而NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。
高覆盖:NB-IoT室内覆盖能力强,比LTE提升20dB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求,对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。以井盖监测为例,过去GPRS的方式需要伸出一根天线,车辆来往极易损坏,而NB-IoT只要部署得当,就可以很好的解决这一难题。
低功耗:低功耗特性是物联网应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合,如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备,它们不可能像智能手机一天一充电,长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小,设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。
低成本:与LoRa相比,NB-IoT无需重新建网,射频和天线基本上都是复用的。以中国移动为例,900MHZ里面有一个比较宽的频带,只需要清出来一部分2G的频段,就可以直接进行LTE和NB-IoT的同时部署。低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。模块预期价格不超过5美元。
NB-IOT与其他LPWA技术的比较


三、NB-IoT的主要应用分类
在低速物联网领域,NB-IoT作为一个新制式,在成本、覆盖、功耗、连接数等技术上做到极致。该技术被广泛应用于公共事业、医疗健康、智慧城市、消费者、农业环境、物流仓储、智能楼宇、制造行业等八大典型行业。
公用事业:抄表(水/气/电/热)、智能水务(管网/漏损/质检)、智能灭火器/消防栓。
医疗健康:药品溯源、远程医疗监测、血压表、血糖仪、护心甲监控。
智慧城市:智能路灯、智能停车、城市垃圾桶管理、公共安全/报警、建筑工地/城市水位监测。
消费者:可穿戴设备、自行车/助动车防盗、智能行李箱、VIP跟踪(小孩/老人/宠物/车辆租赁)、支付/POS机。
农业环境:精准种植(环境参数:水/温/光/药/肥)、畜牧养殖(健康/追踪)、水产养殖、食品安全追溯、城市环境监控(水污染/噪声/空气质量PM2.5)。
物流仓储:资产/集装箱跟踪、仓储管理、车队管理/跟踪、冷链物流(状态/追踪)。
智能楼宇:门禁、智能HVAC、烟感/火警检测、电梯故障/维保。
制造行业:生产/设备状态监控、能源设施/油气监控、化工园区监测、大型租赁设备、预测性维护(家电、机械等)。
NB-IoT是新兴的物联网技术,因为低功耗、连接稳定、成本低、架构优化出色等特点而备受关注,随着NB-IoT技术越来越成熟,更多领域会出现它的身影。

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 楼主| 发表于 2022-11-14 00:11 | 显示全部楼层

NB-IoT与GPRS的技术比较?

GPRS 属于长距离通讯,NB-IoT  属于中远距离通讯技术,工作频率在433MHz~912MHZ,有效通讯距离应该在5~10公里以内。如果对于距离不算太远的情况下,NB-IoT的优势就会比较突出,低功耗,架构简单。NB与GPRS最大的区别在于,NB-IOT功耗远低于GPRS,这样可以解决很多应用领域供电麻烦,而且NB相对结构接单,成本低,而且使用的频段是免费的,所以即低功耗又低成本,未来可以创造很多原本没有的无线应用。

NB-IOT针对物联网中的低功耗和低流量的应用场景,成熟之后成本很低,后者GPRS还是传统手机使用的通信方式,成本较高,功耗高,尺寸大


NB-IoT与GPRS 共同点是:
1,工作原理和功能都是一样的,都是实现工业设备在户外与远程服务器双向透明传输数据。
2,应用领域大致相同,甚至可以无缝切换。GPRSDTU与NB-IotDTU都适用于对传输速率要求不高的工业现场领域。


NB-IoT与GPRS 区别是:
1,NB-IOT的网络覆盖更强;
2,NB-IOT具有更强的链接能力;
3,NB-IOT更低功耗;
4,NB-IOT低成本;
5,NB-IOT更好市场前景。

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 楼主| 发表于 2022-11-14 00:13 | 显示全部楼层

nb-iot设备需要sim卡吗?

  nb-iot设备不需要网关,并且它们依赖于4G覆盖,使用LTE内的频谱,因此在没有4G信号的边远地区,NB-IoT不好使。lora使用的是非授权频段,也就是说没有运营商经营的频段,因此lora在使用的过程中需要通过网关。NB-IoT贴片式SIM卡引脚定义和尺寸,3GPP标准定义了2种贴片式的SIM卡封装,MFF1和MFF2。

  购买SIM卡的时候,提供的是套卡,可以任意改变大小。NB-Iot 这个指的是技术,并不是某个具体厂家的具体型号,如果要确定是用什么规格的卡的话 ,是需要知道厂家和型号才可以的 ,只说技术手段名称没办法确定。需要说明的是,目前开发NB-IoT芯片,依然需要运营商网络支持,需要sim卡。也就是说,NB-IoT模块需要各个国家规定的入网许可证。SIM卡与IMEI号码需要绑定NB-IoT的产品特点是不需要安装配置,直接开机连接网络就能工作,并支持自动登记设备和空中升级等功能。SIM卡和eSIM将会长期共存,运营商拒绝软SIM的模式。
  nb-iot直接部署于GSM、UMTS或LTE网络,即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级,但是使用单独的180KHz频段,不占用现有网络的语音和数据带宽,保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。NB-IoT的物理层设计大部分沿用LTE系统技术,如上行采用SC-FDMA,下行采用OFDM。高层协议设计沿用LTE协议,针对其小数据包、低功耗和大连接特性进行功能增强。核心网部分基于S1接口连接,支持独立部署和升级部署两种方式。

  NB-IOT是部署在已有的蜂窝网络信号覆盖范围之下的,使用的是授权频段,因此必须通过运营商提供的网络才能使用。有人可能会问,为什么同为低功耗广域网的的lora可以不用使用sim卡,而nb-iot不得不用sim卡?这还是跟两种网络所使用的网络频段有关系。
  nb iot设备不需要网关,并且它们依赖于4G覆盖,使用LTE内的频谱,因此在没有4G信号的边远地区,NB-IoT不好使。lora使用的是非授权频段,也就是说没有运营商经营的频段,因此lora在使用的过程中需要通过网关。


NB-IoT网络由五部分组成:
NB-IoT终端。只要安装了相应的SIM卡,所有行业的物联网设备都可以访问NB-IoT网络;
NB-IoT基站。它主要是指已经由运营商部署的基站,它支持前面提到的所有三种部署模式;
NB-IoT核心网。通过NB-IoT核心网,NB-IoT基站可以连接到NB-IoT云;
NB-IoT云平台。NB-IoT云平台可以处理各种服务,并将结果转发到垂直业务中心或NB-IoT终端;
垂直的商务中心。它可以在自己的中心获得NB-IoT服务数据并控制NB-IoT终端。
与传统IoT中的传输层相比,NB-IoT改变了复杂的网络部署,其中中继网关收集信息然后反馈给基站。因此,解决了诸如多网络联网、高成本和高容量电池的许多问题。整个城市的一个网络可以为维护和管理带来便利,并通过与物业服务分离来轻松解决和安装等优势。

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