NB-IoT的技术特性及与多种LPWAN技术对比
基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-loT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只占用约180 kHz的频段,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署的成本,实现平滑升级。NB-IoT支持待机时间长、适合网络要求较多设备的高效连接,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。目前NB-IoT标准已经成熟,端到端产业链也在快速发展,从终端到系统、应用,整个行业都在积极推动产品成熟。3GPP协议中关于NB-IoT需要EPC核心网支持的功能有相对明确的描述,实际建网时运营商可以采用现网EPC升级方案,也可以采取全新建网方案。接下来将重点说明NB-IoT的技术特性及优势。
一、NB-loT的技术特性
1、快捷、灵活的部署方式。NB-IoT支持三种部署场景:
在LTE频带以外单独部署(Stand- -alone);
部署在LTE的保护频带(Guard-band);
部署在LTE频带之内(In-band)。
此外,NB-IoT也可以部署于以GSM/UMTS为代表的2G/3G网络。
2、更强的网络覆盖能力。NB-loT上行传输采用3.75 kHz子载波,具备更高的功率谱密度。另外,通过编码可以带来3~4 dB的增益,通过最大16倍的重传机制可以带来3~12 dB的增益。和GPRS相比,NB-IoT的覆盖可以提高20 dB以上,覆盖面更广、更深,有能力覆盖到地下停车场、地下管网。
3、接入容量大,建设成本低。NB-IoT可直接部署于2G/3G/4G网络,现有的射频与天线可以复用。在接入能力上,对于小流量、时延不敏感的应用场景,NB-IoT单个扇区可以支持5~10万个终端的接入,较现有蜂窝移动网络高出50~100倍。因此,运营商只需要很低的建设成本,就可以快速形成NB-IoT的承载能力。
4、终端低功耗。NB-IoT借助PSM和eDRX可实现更长的待机时间,其中PSM(PowerSaving Mode,节电模式)技术是Rel-12中新增的功能,在此模式下,终端仍旧注册在网但信令不可达,从而使终端更长时间驻留在深睡眠,以达到省电的目的。eDRX是Rel-13中新增的功能,进一步延长终端在空闲模式下的睡眠周期,减少接收单元不必要的启动。相对于PSM,eDRX大幅度提升了下行可达性。
5、不支持连接态的移动性管理。NB-IoT最初被设计为适用于移动性支持不强的应用场景(如智能抄表、智能停车),同时也可简化终端的复杂度、降低终端功耗,Rel-13中NB-IoT将不支持连接态的移动性管理,包括相关测量、测量报告、切换等。
二、NB-IoT技术应用
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。
区疗健康:药品溯源、运程医疗监测、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)。
智能楼字: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)。
三、多种LPWAN技术对比
NB-IoT目标是典型的低速率、低频次业务模型,相等容量的电池使用寿命可达10年以上。
|
Ra |
Cat-1 |
eMTC |
NB-IoT |
标准组织 |
开放组织 |
3GPP |
3GPP |
3GPP |
频谱 |
未授权 |
授权 |
授权 |
授权 |
信道带宽 |
7.8~500 kHz |
1.4~20 MHz |
1.4 MHz |
180 MHz |
系统带宽 |
125 kHz |
1.4~20 MHz |
1.4 MHz |
180 MHz |
峰值速率 |
180 bps~37.5 kbps |
下行:10 Mbps 上行:5 Mbps |
下行:1 Mbps 上行:1 Mbps |
下行:234.7 Mbps 上行:204.8 Mbps |
每天最大发行消息数 |
50000(BTS) |
无限制 |
无限制 |
无限制 |
终端最大发设功率/dBm |
14 |
23 |
23 |
23 |
MCL/dB |
上行:156 下行:168(SF12,BW7.8) |
144 |
156 |
164 |
终端功能 |
中低 |
中 |
中低 |
低 |
-
高标准城市照明智能化应用,计讯物联创新城市节能之光计讯物联高标准城市照明智能化升级,自动化控制策略、平台可视化、数字化孪生管理TG462集中控制器,基于ARM架构和Linux系统,具备软硬件多重保护机制、多种通信能力、丰富的IO接口,为配电
-
连接未来医疗:计讯物联TG453,智慧医疗生态圈的创新驱动通过计讯物联5G微型网关TG453的边缘计算和智能识别技术,实现了医疗信息的全面感知和实时管理,物资管理可视化、医疗信息的电子化和医疗流程的智能化,加强了患者、医务人员、医疗机构
-
智慧农业大数据平台计讯物联智慧农业大数据平台是一个集管理数字化、作业自动化、生产智能化、产品绿色化、环境信息化、服务现代化于一体的多功能监管系统。它通过与硬件产品的搭配使用,实现对农业生产
-
5G速度,救援加速:TG463网关为智慧消防赢得每一秒!计讯物联的数字消防远程监控解决方案,基于工业级5G千兆网关TG463,实现智慧预警的秒级自动报警、智慧运维的持续监控维护、智慧作战的数字化预案指导和智慧调度的实时可视化