快速简单了解NB-IoT是什么

  来源:利尔达物联网开发者社区

  NB-IoT的出现背景

  从传输距离上区分,物联网通信技术可以分为两类,一类是短距离通信技术,代表技术有Zigbee,Wi-Fi,Buletooth,Z-wave等,典型的应用为智能家居;另一类是广域网通信技术,业界一般定义为LPWAN(低功耗广域网),典型的应用为智能抄表。LPWAN技术又可分为两类:一类是工作在非授权频段的技术,如Lora,Sigfox等,这类技术大多是非标、自定义实现;一类是工作在授权频段的技术,如GSM、CDMA、WCDMA等较为成熟的2G/3G蜂窝通信技术,以及目前逐渐部署应用、支持不同category终端类型的LTE及其演进技术,这类技术基本都在3GPP或3GPP2等国际标准组织进行了标准定义。

  NB-IoT既是2015年9月在3GPP标准组织中立项提出的一种新的窄带宽蜂窝通信LPWAN技术。

  NB-IoT属于LPWAN家族,最开始出现的是LTE-M,后来进化成CIoT,NB-LTE跟NB-CIoT进一步融合形成NB-IoT,即NB-CIoT+NB-LTE=NB-IoT。NB-IoT是由华为、高通和Nevl联合推出。NB-LTE是由爱立信、诺基亚等厂家提出。

  为解决什么应用需求而生

  为迎合未来IoT万物互联的发展趋势,具更低成本、低功耗、广覆盖、低速率特点的LPWAN技术将扮演重要角色。长期以来,3GPP制式运营商的物联网业务主要依靠成本低廉的GPRS模块,然而由于Lora、Sigfox等新技术的出现,GPRS模块在成本、功耗和覆盖方面的传统优势受到威胁,于是在2014年3月的GERAN #62会议上3GPP提出成立新的研究项目“FS_IoT_LC”,研究演进GERAN系统和新接入系统的可行性,以支持更低复杂度、更低成本、更低功耗、更强覆盖等增强特性。

  NB-IoT正是源于面对非3GPP技术挑战,开展GSM技术的进一步演进和全新接入的研究。

  当前,全球电信运营企业普遍面临市场饱和、增长乏力等问题,移动M2M巨大的市场潜力及低成本优势,吸引运营商积极投入。  无需移动性,小数据量,对时延不敏感。

  NB-IoT的优势

  •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。

  网络组成

  全球大多数运营商使用900MHz频段来部署NB-IoT,有些运营商部署在800MHz频段。

  中国联通的NB-IoT部署在900MHz、1800MHz频段。

  中国移动的NB-IoT部署在900MHz频段。

  中国电信的NB-IoT部署在800MHz频段,频率只有5MHz。

  常见部署方式

  NB-IoT有三种运营模式,一种是独立的运营商的网络外面重做;第二种是在LTE的保护带上,实际上它主要的原理是上行是采用OFDMA,前后保留10khz的保护带,它有两种子载波间隔,一种是3.75khz的,另一种是间隔15khz的;第三种是带内模式:可利用LTE载波中间的任何资源块。