低功耗广域网将塑造智慧城市的未来
- 来源：千家网
- 2022/12/27 9:10:55
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NB-IoT(窄带物联网)是一种低功耗技术，专为物联网 (IoT) 应用和其他低数据速率通信要求而设计。它使用窄带无线电频谱和先进的电源管理技术来高效利用可用频谱并延长物联网设备的电池寿命。NB-IoT 基于 LTE蜂窝无线技术，并已被第三代合作伙伴计划 (3GPP) 标准化为物联网应用的全球无线通信标准。
什么是窄带物联网？
NB-IoT 是一种低功耗广域网 ( LPWAN ) 技术，专为物联网 (IoT) 设备和其他需要低数据速率和长电池寿命的应用而设计。它是一种蜂窝网络技术，使用窄带无线电频谱为物联网设备提供安全可靠的通信。
NB-IoT 在许可频谱中运行，并使用先进的调制和多址技术来高效利用可用频谱并支持大量连接设备。它还使用先进的电源管理技术来延长物联网设备的电池寿命，这对于远程传感器和其他不易维护或更换电池的设备等应用至关重要。
除了低功耗和远程功能外，与其他物联网技术相比，窄带物联网还提供更高的安全性和可靠性。它使用专用的网络基础设施和强大的信号机制来提供可靠的通信，即使在密集的城市地区或地下深处等具有挑战性的环境中也是如此。
总体而言，窄带物联网是实现物联网和支持越来越多的联网设备的关键技术，这些设备正在广泛的行业中部署，从农业和制造业到智慧城市和医疗保健。
窄带物联网安全吗？
由于底层技术不如传统蜂窝模块复杂，因此 OEM 可以更轻松地设计、生产和部署他们的产品。
LTE 移动网络同样经过验证的安全和隐私保护也可用，包括支持；
用户身份保密，
实体认证，
数据的完整性，
移动设备识别。
NB-IoT 用例要求
NB-IoT 可满足许多物联网用例的需求，因为：
效率： NB-IoT采用半双工通信，即模块和蜂窝基站都不能同时传输数据。这种半双工通信的使用，以及较慢的 NB-IoT 数据速率、使用单个天线和较低的射频 (RF) 带宽，最大限度地降低了 NB-IoT 设备的复杂性，从而降低了成本。与标准 LTE Cat-1 蜂窝模块相比，这些简化使 NB-IoT 模块的成本降低了 50%。
功耗： 得益于省电模式 (PSM) 和 eDRX(扩展不连续接收)等功能，以及 NB 容量物联网优化用于小数据传输的能量，电池供电的边缘模块，它可以传输数据功率比传统 LTE Cat-1 模块低 75%。因此，物联网应用制造商可以制造出电池寿命为十年或更长时间的小工具。
容量更大： 由于采用了窄带传输、信令优化、自适应调制和混合自动重复请求 (HARQ) 技术，每平方公里可以连接多达 100 万个 NB-IoT 设备。
更好的覆盖范围： 窄带物联网利用大量信号重复。与竞争性蜂窝技术相比，大信号重复增强了 NB 覆盖物联网 5-10 倍。但是，它会降低数据吞吐量并增加功耗。由于这种改进的覆盖范围，NB-IoT 设备现在可以连接到蜂窝网络，即使它们位于地下、建筑物内或农村地区。
NB-IoT 的成本是多少？
窄带物联网的成本可能因多种因素而异，包括具体实施、使用的设备和基础设施类型以及部署规模。因此，很难为 NB-IoT 提供精确的成本估算。
实施 NB-IoT 的成本可能包括购买和安装必要设备和基础设施的成本，例如基站、天线和其他硬件。它还可以包括运营和维护网络的成本，以及购买或租赁必要频谱的成本。
此外，NB-IoT 的成本还可能取决于部署类型，例如独立的 NB-IoT 网络或与现有蜂窝网络集成的网络。成本也可能因部署规模而异，更大的部署通常需要更多的设备和基础设施。
总体而言，实施 NB-IoT 的成本将取决于一系列因素，并可能因具体实施和要求而异。
NB-IoT 是双向的吗？
是的，NB-IoT是一种双向通信技术，即同时支持上行和下行通信。
在双向通信中，数据可以从设备传输到网络(上行链路)，也可以从网络传输到设备(下行链路)，从而实现双向通信。这与单向通信相反，在单向通信中，数据只能在一个方向上传输(从设备到网络或从网络到设备)。
窄带物联网使用先进的多址技术，例如时分多址 (TDMA) 和频分多址 (FDMA)，以实现可用频谱的高效利用并支持双向通信。这允许物联网设备向网络发送数据并从网络接收数据，从而实现广泛的应用，例如远程传感器监控、资产跟踪和其他物联网用例。
总体而言，NB-IoT 的双向通信功能是其设计的重要组成部分，可实现广泛的物联网应用。
窄带物联网和大规模物联网
在实践中，我们会经常听到 NB-IoT 和 LTE-M 之间的比较，尽管这是制造商、服务提供商和网络运营商的移动行业生态系统所提倡的两种选择。
假设您从未听说过 LPWAN 或其他人将其描述为新事物。在那种情况下，这并不是因为它属于无线物联网通信的全新类别，而是因为蜂窝 LPWA 网络在主要由正在提议的各种竞争技术和业务造成的长时间延迟之后终于在许多地区部署移动行业做出的决定。
大规模物联网，另一个行业术语，简单地指那些通常传输小数据量的“数十亿”设备，经常间隔发送(因此没有持续传输，但偶尔传输)，并且需要像 NB- 一样的长电池寿命IoT 和其他，有时也用于对 LPWAN 进行分类。
在讨论规范、用例、创新和其他主题之前，如果有兴趣了解某些细节，先简单介绍一下标准和标准化可能会有所帮助。移动(蜂窝)行业的标准化机构 3GPP使用编号的“版本”，其中在特定时间点设置了新标准和改进的详细信息。这些更新包括移动行业成员开发的许多移动技术。
NB-IoT是5G还是4G？
窄带物联网不被视为 4G 或 5G 技术。它是一种低功耗广域网 (LPWAN) 技术，专为物联网 (IoT) 应用和其他低数据速率通信要求而设计。
4G 和 5G 是蜂窝网络技术，用于为智能手机和平板电脑等移动设备提供高速移动宽带和其他高级通信服务。这些技术使用宽带无线电频谱和高级调制，以及多址技术来支持高数据速率并支持大量连接的设备。
相比之下，NB-IoT 旨在为物联网设备和其他不需要 4G 或 5G 的高数据速率和功能的应用支持低数据速率和长电池寿命。它使用窄带射频频谱和先进的电源管理技术来高效利用可用频谱并延长物联网设备的电池寿命。
总的来说，4G 和 5G 专注于提供高速移动宽带服务，而 NB-IoT 旨在支持广泛的物联网应用并推动物联网的发展。
NB-IoT 和 LTE 有什么区别？
NB-IoT(窄带物联网)和 LTE都是无线通信技术，但它们的设计目的不同，并且存在一些关键差异。
窄带物联网是一种低功耗广域网 (LPWAN) 技术，专为物联网 (IoT) 应用和其他低数据速率通信要求而设计。它使用窄带射频频谱和先进的电源管理技术来高效利用可用频谱并延长物联网设备的电池寿命。
相比之下，LTE 是一种蜂窝网络技术，用于为智能手机和平板电脑等移动设备提供高速移动宽带和其他高级通信服务。它使用宽带无线电频谱和高级调制，以及多址技术来支持高数据速率并支持大量连接的设备。
NB-IoT 和 LTE 之间的一些主要区别包括：
数据速率： NB-IoT 专为低数据速率应用而设计，可支持高达 200 kbps 的数据速率，而 LTE 可支持高达数百 Mbps 的数据速率。
频谱： NB-IoT 在许可频谱中运行，而 LTE 可以在许可和非许可频谱中运行。
范围： 由于使用窄带频谱和先进的电源管理技术，NB-IoT 的范围比 LTE 更长。
功耗： NB-IoT 专为低功耗和长电池寿命而设计，而 LTE 设备通常具有更高的功率要求。
总的来说，LTE 专注于提供高速移动宽带服务，而 NB-IoT 旨在支持广泛的物联网应用并推动物联网的发展。
NB-IoT的延迟
与 LTE-M 相比，窄带物联网不太适合需要极低网络延迟的情况。因此，它在需要近实时数据的应用中并不常用。在这些情况下，LTE-M 更适合。NB-IoT 和 LTE-M 都在 5G 的发展中发挥着作用，对于需要速度且通常至关重要的应用来说，极低的网络延迟是必不可少的。通信标准的选择并不是这里要考虑的唯一因素。
除了NB-IoT和LTE-M在网络延迟方面的差异外，值得注意的是边缘计算和物联网也可以起到快速分析传感器数据的作用。边缘计算允许在更靠近源头的地方进行数据分析，而无需与云或数据中心进行通信。
具体到NB-IoT的时延，一般等于或小于10秒，范围在1.6到10秒之间。相比之下，LTE-M 的延迟为 100 到 150 毫秒。
NB-IoT的移动性
NB-IoT 和 LTE-M 之间的一个主要区别是 NB-IoT 不完全支持移动性，而 LTE-M 支持。这意味着窄带物联网在需要小区之间切换的情况下可能不那么有效。不过在3GPP Release 14中对此进行了改进，对NB-IoT的特性做了一些增强。相比之下，LTE-M也支持语音。
尽管NB-IoT在移动性方面存在局限性，但它仍然广泛应用于涉及固定资产和设备的应用和案例。这在前面提到的应用程序类型和用例中很明显。需要注意的是，这并不意味着 NB-IoT 不能用于移动资产和设备，而是它在这一领域的能力有限。
现实世界中有带追踪器的 NB-IoT 应用、共享单车服务、带移动组件但数据吞吐量低的环境应用、智能物流等。
更具体地说，窄带物联网要求设备在运动时定期重新选择小区，而 LTE-M 则不需要。因此它不太适合移动设备(并且电池的重新选择会影响电池寿命，因为它会消耗电量)。智能电表和销售点终端等固定资产通常是 NB-IoT 的重点，尽管它们并不是唯一的重点。对于“真正的无缝移动”，LTE-M可以算作首选技术。
窄带物联网与 LoRa
NB-IoT(窄带物联网)和 LoRa都是低功耗广域网 (LPWAN) 技术，专为物联网 (IoT) 应用和其他低数据速率通信要求而设计。它们都使用窄带无线电频谱和先进的电源管理技术，以有效利用可用频谱并延长物联网设备的电池寿命。
NB-IoT 和 LoRa 之间存在一些关键差异，包括：
频谱： 窄带物联网在许可频谱中运行，而 LoRa 可以在许可和非许可频谱中运行。
数据速率： NB-IoT 可支持高达 200 kbps 的数据速率，而 LoRa 可支持高达 50 kbps 的数据速率。
范围： 由于使用专有的扩频调制技术，LoRa 的范围比窄带物联网更长。
功耗： NB-IoT 是为低功耗和长电池寿命而设计的，而 LoRa 设备通常具有更高的功率要求。
网络基础设施： 窄带物联网采用专用的网络基础设施，而LoRa采用分散控制的分布式网络架构。
总体而言，虽然 NB-IoT 和 LoRa 都是为低数据速率物联网应用而设计的，但它们在技术实现和功能方面存在一些关键差异。
未来的NB-IoT应用
对于传感器的广泛部署，负担得起的调制解调器是必不可少的。有必要改进监测和报告各种变量的程序，例如温度和湿度。对于涉及大量传感器的应用，应降低数据速率和延迟。该解决方案可以满足这些标准这一事实支持了 NB-IoT 将提高效率的说法。对于单音设备，窄带物联网设备已经表明它们可以处理低至 100–200kbps 甚至更低的峰值物理层数据速率。
我们还可以看看设备优化的其他方面。例如，LTE MBB 需要两根天线，而 NB-IoT 设备只需要一根接收天线。因此，比率和基带解调器只需要一个接收器链。
窄带宽的一个好处是难以进行模数和数模转换、信道估计和较低的缓冲(NB-IoT 为 200kHz，而其他技术为 1.4MHZ 至 20MHZ)。
农业
得益于窄带物联网连接，农民将拥有高级跟踪选项，因此带有 u-blox NB-IoT 模块的传感器可以在动物运动异常时发送警报。这些传感器可用于跟踪环境特征，包括污染、噪音、雨水以及温度和湿度等土壤特征。
智能计量
可以使用 NB-IoT 使用频繁、微小的数据传输来完成煤气表和水表监控。智能电表的推出面临着巨大的网络覆盖挑战。仪表经常出现在具有挑战性的位置，例如地窖、地下隧道或偏远的农村地区。针对这一问题，NB-IoT具有突出的覆盖和渗透能力。
智慧城市
地方政府可以使用窄带物联网来管理路灯、决定何时需要清空垃圾桶、定位空置停车位、关注天气以及评估道路状况。
智能建筑
具有 NB-IoT 连接的传感器可以管理照明和温度，并传输有关建筑物维护问题的通知。此外，窄带物联网可以作为建筑物的备用宽带连接。在一些安全解决方案中，传感器甚至可以使用 LPWA 网络直接连接到监控系统，因为这种配置更易于安装和维护，而且入侵者更难以禁用。
消费者
可穿戴技术将通过 NB-IoT 接收远程连接，这对于跟踪人和动物特别有用。与此类似，NB-IoT 可用于跟踪患有年龄或慢性相关疾病的人的健康状况。
原标题：NB-IoT 将塑造智慧城市的未来
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