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NB-IoT——深度解读万物互联

NB-IoT——深度解读万物互联 河北申科智能科技有限公司
2020-05-14
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导读:NB-IoT已经成为实现智慧城市的基础技术

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2020年5月,工业和信息化部办公厅面向全国各地工信主管部门、相关企业,印发了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,就移动物联网的体系建设、安全保障、发展指数模型进行了要求和公示。文件中,“年底实现NB-IoT网络县级以上城市主城区普遍覆盖,打造一批NB-IoT应用标杆工程和NB-IoT百万级连接规模应用场景”这一目标尤为引人注目,那么“NB-IoT”是什么样的黑科技?又能如何惠及城市发展和建设?

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)是物联网领域基于蜂窝的窄带物联网的新兴技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫做低功耗广域网(LPWAN)。
可以预见,到未来低速率、高延时市场占据物联网连接的60%。同时这部分市场目前大多出于空白状态,市场空间大,应用场景丰富,是LPWAN的主要市场,而LPWAN又可分为两类:
一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;
另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,如NB-IOT、e-MTC等。
2014年 5月华为、Vodafone提出了NB M2M技术,而后 2015年5月又进化成NB-CIoT,2015年7月,Nokia、Ericsson、Intel 提出了 NB-LTE 技术,随后3GPP着手制定标准, 并在2016年7月确定标准,至此NB-IoT正式诞生。

技术对比

相比此前主流的 LoRa、SigFox 技术,NB-IoT则大有不同,使用需授权的 GSM 和 LTE 频段,且不需重新布建网络,只要更新软件,就能使用现有的4G基站和相关设备。
NB-IoT是授权频谱,具有通信保障和不限数据传输次数的核心优势。从优势上看, NB-IoT因为使用授权频段,干扰较小,在通讯质量和讯息安全性拥有高度的保障;而且对比 LoRa、SigFox,NB-IoT不限制传输数据的次数,而LoRa和Sigfox的每日传输次数都有限制,一天当中的传输时间很短,适合发挥在没有实时通讯需求的领域。NB-IoT与e-MTC相较而言,e-MTC在时延和吞吐量有较大优势,NB-IoT追求更低的成本、更长的续航时间,比较适合对成本敏感但是终端数量较大,且无移动性的应用场景,与e-MTC形成互补。

四大优势

第一大特点:超低功耗。NB-IoT技术设计了三种不同的省电模式,即 PSM、DRX、以及eDRX三种模式,针对大部分物联网设备无需随时在线,仅在需要发送数据时连入网络即可,而长时间在线会增加功耗,减小终端设备的使用寿命。
第二大特点:超大连接。由于物联网设备数量众多,且大部分设备的数据量小,对时延要求较低,NB-IoT 网络支持更多的设备同时接入,达到现有无线技术的50-100倍。当前,NB-IoT 网络单个基站可接入约5-10万个终端设备。
第三大特点:超低成本。在网络层,NB-IoT在现有LTE网络的基础上进行升级改造,大大降低了网络建设与维护成本,尤其利用目前国内4G基站覆盖率较高优势,是运营商推行NB-IoT技术快速普及的主要驱动力。在终端方面,NB-IoT芯片专为物联网设计,各组件要求更少,使得厂商采购成本更低。
第四大特点:超强覆盖。通过时域重传技术和提升功率谱密度,根据《华为NB-IoT网络报告》内容,相比GSM提升了20dB的MCL(传送数据时设备和基站的天线端口之间的最大总信道损耗,MCL值越大,链接越强大,信号覆盖范围越广),覆盖距离达到了GSM的三倍,穿透能力相当于比GSM能多穿透两堵墙。

应用场景

基站建设是行业普及的前提,是NB-IoT发挥性能的首要因素。预计2020年三大运营商NB-IoT基站规模将达150万,较2019年的90万增长明显。中国信息通信研究院无线电中心副主任潘峰在2019年NB-IoT千行百业“亿”启航生态峰会上表示,2019国内三大运营商 NB-IoT 基站数已达到90万,根据2017年6月6日,工信部办公厅正式下发《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》显示,计划2020年我国NB-IoT基站规模将达到150万个,实现对于全国的普遍覆盖以及深度覆盖。
NB-IoT正在智慧城市、智能交通、智慧农业、智慧安防等方面发挥越来越重要的作用,支撑行业应用的融合发展,需求端迎来持续上升期。根据 5G+物联产业高峰论坛内容,截至2019年11月,应用NB-IoT的智能水表、气表均突破1000万,智慧消防超过400万,市政设施超过200万,智慧停车超过100万。NB-IoT已经成为实现智慧城市的基础技术。

 


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