NB-IoT的技術(shù)特性及與多種LPWAN技術(shù)對比
基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things,NB-loT)成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò),只占用約180 kHz的頻段,可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò),以降低部署的成本,實(shí)現(xiàn)平滑升級。NB-IoT支持待機(jī)時間長、適合網(wǎng)絡(luò)要求較多設(shè)備的高效連接,同時還能提供非常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋。目前NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟,端到端產(chǎn)業(yè)鏈也在快速發(fā)展,從終端到系統(tǒng)、應(yīng)用,整個行業(yè)都在積極推動產(chǎn)品成熟。3GPP協(xié)議中關(guān)于NB-IoT需要EPC核心網(wǎng)支持的功能有相對明確的描述,實(shí)際建網(wǎng)時運(yùn)營商可以采用現(xiàn)網(wǎng)EPC升級方案,也可以采取全新建網(wǎng)方案。接下來將重點(diǎn)說明NB-IoT的技術(shù)特性及優(yōu)勢。
一、NB-loT的技術(shù)特性
1、快捷、靈活的部署方式。NB-IoT支持三種部署場景:
在LTE頻帶以外單獨(dú)部署(Stand- -alone);
部署在LTE的保護(hù)頻帶(Guard-band);
部署在LTE頻帶之內(nèi)(In-band)。
此外,NB-IoT也可以部署于以GSM/UMTS為代表的2G/3G網(wǎng)絡(luò)。
2、更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。NB-loT上行傳輸采用3.75 kHz子載波,具備更高的功率譜密度。另外,通過編碼可以帶來3~4 dB的增益,通過最大16倍的重傳機(jī)制可以帶來3~12 dB的增益。和GPRS相比,NB-IoT的覆蓋可以提高20 dB以上,覆蓋面更廣、更深,有能力覆蓋到地下停車場、地下管網(wǎng)。
3、接入容量大,建設(shè)成本低。NB-IoT可直接部署于2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)有的射頻與天線可以復(fù)用。在接入能力上,對于小流量、時延不敏感的應(yīng)用場景,NB-IoT單個扇區(qū)可以支持5~10萬個終端的接入,較現(xiàn)有蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)高出50~100倍。因此,運(yùn)營商只需要很低的建設(shè)成本,就可以快速形成NB-IoT的承載能力。
4、終端低功耗。NB-IoT借助PSM和eDRX可實(shí)現(xiàn)更長的待機(jī)時間,其中PSM(PowerSaving Mode,節(jié)電模式)技術(shù)是Rel-12中新增的功能,在此模式下,終端仍舊注冊在網(wǎng)但信令不可達(dá),從而使終端更長時間駐留在深睡眠,以達(dá)到省電的目的。eDRX是Rel-13中新增的功能,進(jìn)一步延長終端在空閑模式下的睡眠周期,減少接收單元不必要的啟動。相對于PSM,eDRX大幅度提升了下行可達(dá)性。
5、不支持連接態(tài)的移動性管理。NB-IoT最初被設(shè)計為適用于移動性支持不強(qiáng)的應(yīng)用場景(如智能抄表、智能停車),同時也可簡化終端的復(fù)雜度、降低終端功耗,Rel-13中NB-IoT將不支持連接態(tài)的移動性管理,包括相關(guān)測量、測量報告、切換等。
二、NB-IoT技術(shù)應(yīng)用
公用事業(yè):抄表(水、氣、電、熱) 智能水務(wù)(管網(wǎng)、漏損、質(zhì)檢)、智能滅火器/消防栓。
區(qū)療健康:藥品溯源、運(yùn)程醫(yī)療監(jiān)測、血壓表、血糖儀、護(hù)心甲監(jiān)控。
智慧城市:智能路燈、智能停車、城市垃圾桶管理、公共安全/報警、建筑工地/城市水位監(jiān)測。
消費(fèi)者:可穿戴設(shè)備、自行車/助動車防盜、智能行李箱、VIP跟蹤(小孩/老人/寵物/車輛租賃)、支付/POS機(jī)。
農(nóng)業(yè)環(huán)境:精準(zhǔn)種植(環(huán)境參數(shù): 水/溫/光/藥/肥)、畜牧養(yǎng)殖(健康/追蹤)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品安全追溯、城市環(huán)境監(jiān)控(水污染/噪聲/空氣質(zhì)量PM2.5 )。
物流倉儲:資產(chǎn)/集裝箱跟蹤、倉儲管理、車隊(duì)管理/跟蹤、冷鏈物流(狀態(tài)/追蹤)。
智能樓字:門禁、智能HVAC、煙感/火警檢測、電梯故障/維保。
制造行業(yè):生產(chǎn)/設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、能源設(shè)施/油氣監(jiān)控、化工園區(qū)監(jiān)測、大型租賃設(shè)備、預(yù)測性維護(hù)(家電、機(jī)械等)。
三、多種LPWAN技術(shù)對比
NB-IoT目標(biāo)是典型的低速率、低頻次業(yè)務(wù)模型,相等容量的電池使用壽命可達(dá)10年以上。
|
|
Ra |
Cat-1 |
eMTC |
NB-IoT |
|
標(biāo)準(zhǔn)組織 |
開放組織 |
3GPP |
3GPP |
3GPP |
|
頻譜 |
未授權(quán) |
授權(quán) |
授權(quán) |
授權(quán) |
|
信道帶寬 |
7.8~500 kHz |
1.4~20 MHz |
1.4 MHz |
180 MHz |
|
系統(tǒng)帶寬 |
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 |
|
每天最大發(fā)行消息數(shù) |
50000(BTS) |
無限制 |
無限制 |
無限制 |
|
終端最大發(fā)設(shè)功率/dBm |
14 |
23 |
23 |
23 |
|
MCL/dB |
上行:156 下行:168(SF12,BW7.8) |
144 |
156 |
164 |
|
終端功能 |
中低 |
中 |
中低 |
低 |
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