NB-IoT介绍
物联网的无线通信技术种类繁多,大致可以归为两大类:
一类是短距离通信技术:包括Zigbee、WiFi、蓝牙等;
另一类则被称为广域网通信技术,即LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网)。
LPWAN又可细分为两类:
一类工作于未授权频谱下,如LoRa;
另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2G/3G/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
其中,NB-IoT凭借低功耗、广覆盖、速率低、成本低等特点,成为时下最受追捧的一种无线连接技术。
物联网设备大致归为三类:
①无需移动性,大数据量(上行),需较宽频段,比如城市监控摄像头。
②移动性强,需执行频繁切换,小数据量,比如车队追踪管理。
③无需移动性,或者弱移动性,小数据量,对时延不敏感,比如智能抄表。
NB-IoT正是为了应对第③种物联网设备而生。
什么是NB-IoT 窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)。
NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络(2G)、UMTS(3G)网络或LTE(4G)网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
NB-IoT标准化过程
①2013年初,华为与相关业内厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展,并起名为LTE-M(LTE for Machine to Machine)。
当时,在LTE-M的技术方案选择上,主要有两种思路:
一种是基于现有GSM演进思路(eMTC);
另一种是华为提出的新空口思路,当时名称为NB-M2M。
②2014年5月,由沃达丰,中国移动,法国电信运营商Orange,意大利电信,华为,诺基亚等公司支持的SI “Cellular System Support for UltraLow Complexity and Low Throughput Internet of Things”在3GPP GERAN工作组立项,LTE-M的名字由此演变为Cellular IoT,简称CIoT。
③2015年4月,PCG(Project Coordination Group)会议上做了一件重要的决定:CIoT在GERAN做完SI之后,WI阶段要到RAN立项并完成相关协议。2015年5月,华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案,即上行采用FDMA多址方式,下行采用OFDM多址方式,命名为NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)
④2015年8月10日,在GERAN SI阶段最后一次会议,爱立信联合几家公司提出了NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念。
⑤2015年9月,3GPP在RAN全会达成一致,NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演进到了NB-IoT(Narrow Band IoT),确立NB-IoT为窄带蜂窝物联网的唯一标准。
⑥2016年2月,MWC NB-IoT峰会上,全球各大通信、设备巨头达成共识,NB-IoT是最佳的蜂窝物联网技术,并共同推动3GPP标准尽快冻结。
2016年4月,伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立NB-IoT开放实验室。
2016年4月,NB-IoT物理层标准在3GPP R13冻结。
2016年6月,NB-IoT核心标准正式在3GPP R13冻结。
截止3月底,全球已经有4个商用NB-IoT网络,在29个国家有超过40个试验网络,NB-IoT将在2018年走向规模商用。
从NB-IoT 3GPP标准正式推出,到发起NB-IoT Open Lab计划,再到第一颗NB-IoT专用芯片的问世,2016被称为物联网发展史上最闪亮的一年,同时也被认为是NB-IoT的商用元年。
NB-IoT技术优势
① 广覆盖:NB-IoT在同样的频段下,覆盖能力将比现有网络增益20dB,使信号能够穿透墙壁或地板,覆盖更深的室内场景。
②电池寿命长:PSM (节能模式) 和eDRX(扩展不连续接收) 是NB-IoT延长电池寿命的两大核心技术,在业内目标是在每日传输少量数据的情况下,使电池运行时间达到至少10年
③低成本:网络部署成本低NB-IoT可直接采用LTE网络,利用现有技术和基站。此外,NB-IoT与LTE互相兼容,可重复使用已有硬件设备、共享频谱,同时避免系统共存的问题。
设备成本低,半双工模式,单接收天线,低峰值速率,上下行带宽低至180kHz,内存需求低 (500kByte)
④大连接:理想情况下,每个扇区可连接约5万台设备;假设居住密度是每平方公里1500户,每户家庭有40个设备,这种环境下的设备连接是可以实现的。