【技术分享】NB-IoT 应用

日期:2018-08-20 作者:润欣科技创研社 返回列表

NB-IoT的全称是Narrow Band-Internet of Things,是基于蜂窝网络的窄带物联网技术,聚焦于低功耗广域网,支持物联网设备在广域网的蜂窝数据连接,可直接部署与LTE网络,可降低部署成本和实现平滑升级,是一种可在全球范围内广泛应用的一门物联网技术,他的特点可以概括为:广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特性。


NB-IOT,是基于3GPP组织定义的国际标准,可在全球范围内部署,基于授权频谱的运营、NB-IOT技术来源于电信运营商,通信设备商以及芯片设计商的共同努力,早期,华为和沃达丰主导了NB-M2M技术,高通等联合主导的NB-CIOT技术,以及MTK等主导的NB-LTE技术,其中,NB-LTE以及NB-CIOT等之间存在着较大差异,终端无法平滑升级,相关非标准基站也存在退网风险。最后从大局出发,把NB-CIOT以及NB-LTE等相关技术融合,最终形成了NB-IOT国际标准。标准化工作的完成使全球运营商有了基于标准化的物联网专有协议,同时也标志着NB-IOT进入模块化商用阶段,在5G商用前的节点期以及未来5G商用后的低成本、低速率市场,NB-IOT将有很大的空间。


NB-IOT网络由以下单元组成:


1、核心网:

为了将物联网数据发送给应用,蜂窝物联网(CIoT)在EPS定义了两种优化方案:分别如下:


•CIoT EPS用户面功能优化(User Plane CIoT EPS optimisation)


•CIoT EPS控制面功能优化(Control Plane CIoT EPS optimisation)


对于CIoT EPS用户面功能优化,物联网数据传送方式和传统数据流量一样,在无线承载上发送数据,由SGW传送到PGW再到应用服务器。因此,这种方案在建立连接时会产生额外开销,不过,它的优势是数据包序列传送更快。


这一方案支持IP数据和非IP数据传送。


对于CIoT EPS控制面功能优化,上行数据从eNB(CIoT RAN)传送至MME,在这里传输路径分为两个分支:或者通过SGW传送到PGW再传送到应用服务器,或者通过SCEF(Service Capa- bility Exposure Function)连接到应用服务器(CIoT Services),后者仅支持非IP数据传送。下行数据传送路径一样,只是方向相反,这一方案极适合非频发的小数据包传送。


2、接入网:


NB-IoT的接入网构架与LTE一样。


3、频段:


NB-IoT沿用LTE定义的频段号,Release 13为NB-IoT指定了14个频段


物联网的部署方式


1)独立部署(Stand alone operation)


适合用于GSM频段,GSM的信道带宽为200KHz,这刚好为NB-IoT 180KHz带宽辟出空间,且两边还有10KHz的保护间隔。


2)保护带部署(Guard band operation)


利用LTE边缘保护频带中未使用的180KHz带宽的资源块。


3)带内部署(In-band operation)


利用LTE载波中间的任何资源块。


NB-IoT占用180KHz带宽,这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是一样的。所以,以上三种部署方式成为可能。


NB-IOT应用场景:


随着物联网技术的不断成熟,物联网的不断商用,NB-IOT由于自身的特性,各种基于NB-IoT技术的应用案例在各个领域中逐渐涌现出来,智慧城市概念的提出,NB-IOT也在其中扮演着重要角色:比如


1:智能路灯:


城市中的每个路灯,都应实现自动化单元控制,具备依环境调光、遥控开关、参数监测、故障监测等功能。通过智能路灯系统可以进行多点控制、数据采集、等动态节点等功能,进而节约城市路灯的综合用电,节省人力物力。以及降低维护成本。


2:智能表计:


NB-IOT技术将助推智能表计的快速演进,这些智能表计在数据传输方面不需要任何中介环节,从仪表直达数据平台,所有的调试完全在后台服务器完成,方便直接管控和阶梯定价。关键在于NB-IOT是基于运营商的可运营网络。其信号比小无线更加稳定可靠。功耗更低。


3:智慧井盖:


通过内置的智能监控设备,平台可实时监测到井盖开合状态、井上路面积水、井下水位等情况,并进行动态分析。一旦出现异状、险情,比如井盖意外开了、井下水位超过预警值等,平台将自动将警情发送给管理人员,便于他们快速找到问题井盖的位置、及时处理,以防发生安全事故。此外,为了有效保护监测设备,每个智慧井盖还设有智能锁,非授权人员无法打开。


4:智能楼宇:智能锁


通过“NB-IoT智能门锁+云平台+大数据”有效解决了公寓管理中的多个难点痛点,租户办理入住时可一站式录入个人身份信息及指纹特征,随后云平台通过NB-IoT网络和加密算法下发到与租房合约匹配的智能锁上,租户即可凭身份证和指纹开锁,开锁记录同步到云平台用于加强管理。云平台还提供了多种智能分析工具与大数据可视化工具,让管理人员可快速对所有物业进行远程管理。


NB-IOT方案、NB项目的应用产业已经是全球化趋势,受到了越来越多的模块厂家以及方案设计厂家普遍关注,未来会进一步在智慧城市、智能交通、环保物联网、农业物联网、消防物联网等行业中大展身手。


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