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            NB-IOT將重塑智慧城市的未來

            2022-12-19 08:55:19來源:千家網 閱讀量:17731

            分享:
            導讀:NB-IoT是一種低功耗廣域網(LPWAN)技術,專為物聯網(IoT)設備和其他需要低數據速率和長電池壽命的應用而設計。其是一種蜂窩網絡技術,使用窄帶無線電頻譜為物聯網設備提供安全可靠的通信。
              NB-IoT(窄帶物聯網)是一種低功耗技術,專為物聯網(IoT)應用和其他低數據速率通信需求而設計。其使用窄帶無線電頻譜和先進的電源管理技術,能夠有效利用可用頻譜,并延長物聯網設備的電池壽命。NB-IoT基于LTE(長期演進)蜂窩無線技術,已被第三代合作伙伴計劃(3GPP)標準化,作為物聯網應用的全球無線通信標準。
             
              什么是NB-IOT?
             
              NB-IoT是一種低功耗廣域網(LPWAN)技術,專為物聯網(IoT)設備和其他需要低數據速率和長電池壽命的應用而設計。其是一種蜂窩網絡技術,使用窄帶無線電頻譜為物聯網設備提供安全可靠的通信。
             
              NB-IoT在許可頻譜中運行,并使用先進的調制和多址技術,以實現有效使用可用頻譜并支持大量連接設備。其還使用先進的電源管理技術來延長物聯網設備的電池壽命,這對于遠程傳感器和其他不容易進行維護或更換電池的設備等應用至關重要。
             
              除了低功耗和遠程功能外,與其他物聯網技術相比,NB-IOT還提供了更高的安全性和可靠性。其使用專用的網絡基礎設施和強大的信號機制來提供可靠的通信,即使在具有挑戰性的環境中,如密集的城市地區或地下深處。
             
              總的來說,NB-IoT是實現物聯網和支持越來越多的連接設備的關鍵技術,這些設備部署在廣泛的行業中,從農業和制造業到智慧城市和醫療保健。
             
              NB-IOT安全嗎?
             
              由于底層技術比傳統蜂窩模塊更簡單,原始設備制造商可以更容易地設計、生產和部署其產品。
             
              同樣可靠的LTE移動網絡安全和隱私保護也可用,包括支持:
             
              用戶身份保密;
             
              實體認證;
             
              數據完整性;
             
              以及移動設備識別。
             
              NB-IOT用例需求
             
              NB-IoT解決了許多物聯網用例的需求,因為其:
             
              效率:NB-IoT使用半雙工通信,這意味著模塊和蜂窩基站都不能同時傳輸數據。這種半雙工通信的使用,以及較慢的NB-IOT數據速率、單個天線的使用和更低的射頻(RF)帶寬,最大限度地降低了復雜性,從而降低了NB-IoT設備的成本。與標準LTE Cat-1蜂窩模塊相比,這些簡化使NB-IoT模塊的成本降低了50%。
             
              功耗:得益于省電模式(PSM)和eDRX(擴展不連續接收)等功能,以及NB容量的物聯網,以優化小型數據傳輸所使用的能量,電池供電的邊緣模塊,其可以比傳統的LTE Cat-1模塊低75%的電量傳輸數據。因此,物聯網應用程序制造商可以創造出電池壽命為10年或更長時間的設備。
             
              容量更大:由于利用了窄帶傳輸、信令優化、自適應調制和混合自動重復請求(HARQ)技術,每平方公里可連接多達100萬個NB-IoT設備。
             
              更好的覆蓋范圍:窄帶物聯網利用了大量的信號重復。與競爭的蜂窩技術相比,大信號重復可將NB覆蓋物聯網提高5-10倍。但是,這會降低數據吞吐量并增加功耗。由于覆蓋范圍的提高,NB-IoT設備現在可以連接到蜂窩網絡,即使位于地下、建筑物內或農村地區。
             
              NB-IoT的成本是多少?
             
              NB-IoT的成本取決于許多因素,包括具體實施、使用的設備和基礎設施類型以及部署規模。因此,很難為NB-IoT提供精確的成本估算。
             
              實施NB-IoT的成本可能包括購買和安裝必要的設備和基礎設施的成本,如基站、天線和其他硬件。還包括運營和維護網絡的成本,以及購買或租賃必要頻譜的成本。
             
              此外,NB-IoT的成本還取決于部署的類型,例如獨立的NB-IoT網絡或與現有蜂窩網絡集成的網絡。根據部署規模的不同,成本也會有所不同,較大的部署通常需要更多的設備和基礎設施。
             
              總的來說,實施NB-IoT的成本將取決于一系列因素,并可能因具體實施和要求而有所不同。
             
              NB-IoT是雙向的嗎?
             
              是的,NB-IoT是一種雙向通信技術,即同時支持上行和下行通信。
             
              在雙向通信中,數據可以從設備傳輸到網絡(上行鏈路),也可以從網絡傳輸到設備(下行鏈路),實現雙向通信。這與單向通信相反,單向通信中數據只能在一個方向上傳輸,從設備到網絡或從網絡到設備。
             
              NB-IoT采用先進的時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)等多址技術,有效利用可用頻譜,支持雙向通信。這使得物聯網設備可以向網絡發送數據,并從網絡接收數據,從而實現廣泛的應用,如遠程傳感器監控、資產跟蹤和其他物聯網用例。
             
              總的來說,NB-IoT的雙向通信能力是其設計的重要組成部分,并實現了廣泛的物聯網應用。
             
              NB-IoT和大規模物聯網
             
              在實踐中,可能會經常聽到NB-IoT和LTE-M之間的比較,盡管這是制造商、服務提供商和網絡運營商的移動行業生態系統所提倡的兩種選擇。
             
              假設從未聽說過LPWAN,或者其他人將其描述為新的。在這種情況下,這并不是因為其屬于無線物聯網通信的全新類別,而是因為蜂窩LPWA網絡在長期延遲后終于在許多地區部署,這主要是由于提出的各種競爭技術和移動行業做出的商業決策造成的。
             
              大規模物聯網是另一個行業術語,簡單地指那些通常傳輸小數據量的“數十億”設備,經常地間隔發送(沒有持續傳輸,但偶爾會),并且需要像NB-IoT和其他設備一樣長時間的電池壽命,有時也被用于LPWAN。
             
              NB-IoT是5G還是4G?
             
              NB-IoT不被認為是4G或5G技術。其是一種低功耗廣域網(LPWAN)技術,專為物聯網(IoT)應用和其他低數據速率通信需求而設計。
             
              4G和5G是蜂窩網絡技術,用于為智能手機和平板電腦等移動設備提供高速移動寬帶和其他先進的通信服務。這些技術使用寬帶無線電頻譜和先進的調制,以及多種訪問技術來支持高數據速率和支持大量連接設備。
             
              相比之下,NB-IoT旨在支持低數據速率和長電池壽命,適用于IoT設備和其他不需要4G或5G高數據速率和功能的應用程序。其使用窄帶無線電頻譜和先進的電源管理技術,能夠有效利用可用頻譜,并延長物聯網設備的電池壽命。
             
              總的來說,4G和5G專注于提供高速移動寬帶服務,而NB-IoT旨在支持廣泛的物聯網應用,并推動物聯網的發展。
             
              NB-IoT和LTE有什么區別?
             
              NB-IoT和LTE(長期演進)都是無線通信技術,但是為不同的目的而設計的,并且有一些關鍵的區別。
             
              NB-IoT是一種低功耗廣域網(LPWAN)技術,專為物聯網(IoT)應用和其他低數據速率通信需求而設計。其使用窄帶無線電頻譜和先進的電源管理技術,能夠有效利用可用頻譜,并延長物聯網設備的電池壽命。
             
              相比之下,LTE是一種蜂窩網絡技術,用于向智能手機和平板電腦等移動設備提供高速移動寬帶和其他高級通信服務。其使用寬帶無線電頻譜和先進的調制,以及多種訪問技術來支持高數據速率和支持大量的連接設備。
             
              NB-IoT和LTE之間的一些主要區別包括:
             
              數據速率:NB-IoT專為低數據速率應用而設計,可支持高達200 kbps的數據速率,而LTE可支持高達數百Mbps的數據速率。
             
              頻譜:NB-IoT在許可的頻譜中運行,而LTE可以在許可和未許可的頻譜中運行。
             
              范圍:由于使用窄帶頻譜和先進的電源管理技術,NB-IoT的范圍比LTE更長。
             
              功耗:NB-IoT專為低功耗和長電池壽命而設計,而LTE設備通常對功耗有更高的要求。
             
              總的來說,LTE專注于提供高速移動寬帶服務,而NB-IoT旨在支持廣泛的物聯網應用,并推動物聯網的發展。
             
              NB-IoT的延遲
             
              與LTE-M相比,NB-IoT不太適合需要極低網絡延遲的情況。因此,其在需要近實時數據的應用程序中并不常用。在這些情況下,LTE-M更適合。NB-IoT和LTE-M都在5G的發展中發揮著作用,對于需要速度且通常至關重要的應用來說,極低的網絡延遲是必要的。通信標準的選擇并不是這里要考慮的唯一因素。
             
              除了NB-IoT和LTE-M在網絡延遲方面的差異外,值得注意的是,邊緣計算和IoT也可以在快速分析傳感器數據方面發揮作用。邊緣計算允許數據分析在更靠近源頭的地方進行,而不需要與云或數據中心通信。
             
              具體到NB-IoT的延遲,一般等于或小于10秒,范圍為1.6~10秒。相比之下,LTE-M的延遲為100到150毫秒。
             
              NB-IoT的移動性
             
              NB-IoT和LTE-M之間的一個關鍵區別是NB-IoT不完全支持移動性,而LTE-M支持。這意味著NB-IoT在需要在單元之間切換的情況下可能不那么有效。不過,在3GPP Release 14中對此進行了改進,對NB-IoT的特性進行了一些增強。相比之下,LTE-M還支持語音。
             
              盡管NB-IoT在移動性方面存在局限性,但在涉及固定資產和設備的應用和案例中仍有廣泛應用。這在前面提到的應用程序和用例類型中很明顯。值得注意的是,這并不意味著NB-IoT不能用于移動資產和設備,而是它在這一領域的能力是有限的。
             
              現實世界中有帶跟蹤器的NB-IoT應用、共享單車服務、帶有移動組件但數據吞吐量低的環境應用、智能物流等等。
             
              更具體地說,NB-IoT要求設備在運動時定期重新選擇單元,而LTE-M則不需要。因此,NB-IoT不太適合移動設備。并且重新選擇電池會對電池壽命產生影響,因為其會消耗電量。智能電表和銷售點終端等固定資產通常是NB-IoT的重點,但并不是唯一的重點。對于“真正的無縫移動”,LTE-M可以算作首選技術。
             
              NB-IoT與LoRa
             
              NB-IoT和LoRa都是低功耗廣域網(LPWAN)技術,專為物聯網(IoT)應用和其他低數據速率通信需求而設計。它們都使用窄帶無線電頻譜和先進的電源管理技術,以有效利用可用頻譜,并延長物聯網設備的電池壽命。
             
              NB-IoT和LoRa之間有一些關鍵的區別,包括:
             
              頻譜:NB-IoT在許可頻譜中運行,而LoRa可以在許可和未許可頻譜中運行。
             
              數據速率:NB-IoT可支持高達200 kbps的數據速率,而LoRa可支持高達50 kbps的數據速率。
             
              范圍:LoRa由于使用了專有的擴頻調制技術,具有比窄帶物聯網更長的范圍。
             
              功耗:NB-IoT專為低功耗和長電池壽命而設計,而LoRa設備通常具有更高的功耗要求。
             
              網絡基礎設施:NB-IoT使用專用的網絡基礎設施,而LoRa使用分散式控制的分布式網絡架構。
             
              總的來說,雖然NB-IoT和LoRa都是為低數據速率物聯網應用而設計的,但它們在技術實現和功能方面存在一些關鍵差異。
             
              未來的NB-IoT應用
             
              對于傳感器的廣泛部署,價格合理的調制解調器是必不可少的。有必要改進監測程序和報告各種變量,如溫度和濕度。對于涉及大量傳感器的應用程序,應該降低數據速率和延遲。這種解決方案可以滿足這些標準,這一事實支持了NB-IoT將提高效率的說法。對于單音設備,NB-IoT設備已經表明可以處理低至100-200kbps甚至更低的物理層數據速率峰值。
             
              設備優化的其他方面,例如,LTE MBB需要兩個天線,而NB-IoT設備只需要一個接收天線。因此,對于比率和基帶解調器,只需要一個接收鏈。
             
              窄帶寬的一個好處是模擬到數字和數字到模擬轉換的難度,信道估計和較低的緩沖(NB-IoT為200kHz,其他技術為1.4MHZ至20MHZ)。
             
              農業
             
              由于NB-IoT連接,農民將擁有先進的跟蹤選項,因此帶有u-blox NB-IoT模塊的傳感器可以在動物的運動異常時發送警報。這些傳感器可用于跟蹤環境特征,包括污染、噪音、雨水以及溫度和濕度等土壤特征。
             
              智能計量
             
              燃氣和水表監測可以通過NB-IoT實現,使用頻繁的微小數據傳輸。智能電表的推出面臨著重大的網絡覆蓋挑戰。儀表經常出現在具有挑戰性的位置,如地窖、地下隧道,或偏遠的農村地區。為了解決這一問題,NB-IoT具有出色的覆蓋率和滲透率。
             
              智慧城市
             
              當地政府可以使用NB-IoT來管理路燈,決定何時需要清空垃圾桶、定位空置停車位、密切關注天氣以及評估道路狀況。
             
              智能公寓
             
              具有NB-IoT連接的傳感器可以管理照明和溫度,并傳輸有關建筑維護問題的通知。此外,NB-IoT可以作為建筑的備份寬帶連接。在一些安全解決方案中,傳感器甚至可以使用LPWA網絡直接連接到監控系統,因為這種配置既更容易安裝和維護,也更難被入侵者禁用。
             
              消費者
             
              可穿戴技術將通過NB-IoT實現遠程連接,這在跟蹤人和動物方面尤其有用。與此類似,NB-IoT可用于跟蹤患有老年性或慢性疾病的人的健康狀況。

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