物联网(IoT)已经开始走入现实,到 2020 年,预计将有数十亿的服务和设备实现随时随地互联。智能家居、可穿戴设备、智慧城市、智慧医疗、智慧交通、智慧农业和智能仪表等等,各种新应用层出不穷,推动新业务模式飞速发展。
为了支持物联网的进一步发展,移动行业开发了新的无线接入技术,其中包括低功耗广域网(LPWAN)。这项技术能够更好地支持这些设备和其应用的特征和要求。
3GPP 在 2014 年开始推动一项标准化任务,窄带物联网(NB-IoT)是这项工作的成果。作为 3GPP 第 13 版标准的一个组成部分,窄带物联网技术规范的首个版本在 2016 年 6 月冻结并发布,旨在支持具有以下要求的类似应用:
– 优化在现有 LTE 空中接口之上的网络体系结构
– 更佳的部署灵活性
– 扩大的室内覆盖范围(与 GSM 相比 +20 dB)
– 支持数量庞大的双向通信设备(数据传输速率仅为几十 kbps)
– 低成本设备(单价低于 5 美元)
– 低功耗(电池使用寿命超过 10 年)
窄带物联网是一种新型无线接入技术,虽然与现有的 3GPP 设备不兼容,但是其继承了 LTE 的很多特征,例如频带、物理层基础、参数值定义和高层复用(NAS、RRC、RLC 和 MAC 过程)。但是,必须注意的是,因为其带宽减少到 180 kHz(加上防护频带为 200 kHz),所以需要创建与 LTE 不同的新物理信道和程序。
与其他物联网技术一样,此应用的终极目标就是更大的覆盖范围和更低的功耗。为了减少设备复杂性和成本,它不支持很多基础 LTE 功能,例如空间复用、载波聚合、演进的多媒体广播组播业务(eMBMS)和双连通性。也不支持高层服务,例如 IP 多媒体子系统(IMS)。
在现有 LTE 空中接口之上优化的网络体系结构
虽然窄带物联网与现有 3GPP 设备不兼容,但它仍然继承了很多 LTE 特征,例如物理层基础和高层体系结构。
唯一实现标准化的双工模式是频分双工(FDD);因此,上行链路和下行链路使用不同的频率。目前,窄带物联网没有时分双工(TDD)版本,而 3GPP 在短期内也没有计划定义该版本。
为了减少设备复杂性和成本,3GPP 制定了三个主要的设计决策。首先,窄带物联网遵照半双工设计,这样就无需使用昂贵的双工器滤波器来分离发射和接收链路;您可以使用开关代替。其次,不支持 MIMO,特别是空间多路复用技术,因此用户设备(UE)仅需要实施一个接收机链路。最后,非常重要的一点是,信道带宽仅为 180 kHz,这减少了整体平台成本。
总之,窄带物联网 NB IoT 是一项新兴的 3GPP 窄带无线技术,其优点是可以充分利用现有的蜂窝基础设施。这项新技术将促使物联网实现长足增长,在不同领域催生各类物联网应用。
窄带物联网设计挑战
窄带物联网设备和系统要求经过严格的测试,以确保高度的可靠性,避免意外故障。下列是窄带物联网面对的一些设计挑战:
物联网卡是由移动通信运营商提供的针对物联网、特别是M2M领域的SIM卡,满足智能硬件和物联网行业对设备联网的需求。相比手机等使用的现有SIM卡,由于卡号需求量大、工作环境苛刻、资费和管理要求独特,各移动通信运营商均推出了专门针对物联网市场的SIM卡,即物联网卡。1物理形态目前分为插拔式MP卡和贴片式MS卡两种。插拔式MP卡就是目前手机等普遍使用的SIM卡,贴片式MS卡则属于嵌入式SIM卡(eSIM)。具体分类和尺寸如下表:
MP卡(M2M Plug-In卡)包括普通级MP1卡和工业级MP2卡,根据不同等级采用普通芯片和普通卡基材料,或是采用能够适应特殊环境要求的特殊芯片、特殊卡基材料。外观和管脚定义与普通SIM卡相同。
MS卡(M2M SMD卡)则直接焊接在M2M模组上,以实现紧密牢固的物理连接和可靠的接口通信,物理特性、电气特性和传输协议方面与普通SIM卡相同,该种卡片在某些物理性能如附着力、抗振等方面更有优越表现。也分为普通级MS0卡和工业级MS1卡。
无论是MS还是MP卡,在工作环境(温湿度,振动,干扰等)、寿命(读写次数等)方面相比手机等使用的普通SIM卡均有优势。
2号段以中国三大运营商为例,为便于区分管理,使用了专用前缀以及普通和特别两种长度的卡号,具体如下:
3功能
针对物联网设备的应用场景和特点,分为带[流量+短信+语音]功能的13位号段卡,和带[流量+受限短信]功能的11位号段卡,具体如上表。
4资费
计费方式灵活,降低客户的总体成本,具体资费标准见各运营商官网上的介绍。此外,以中国移动为例,在整个计费环节新增测试期和沉默期,满足客户测试期需求,并为客户免费提供测试流量及短信。
5申请和使用
物联网卡一般不针对普通消费者开放,而是以实名方式批量销售给企业用户;同时,物联网卡有专用的APN(服务接入点)。正是由于物联网卡在流量资费方面一般有优势,所以网上出现了大量针对普通消费者兜售物联网卡的情况。
6服务和运营
国内三大运营商均提供了物联网卡管理平台,给企业用户分配专用帐号或开放API,提供如空中写卡、位置定位、流量管理等服务。
物联卡是中国移动、中国联通、中国电信面向物联网用户提供的采用物联网专用的段作为 MSISDN 的移动通信接入业务,通过专用网元设备支持短信等基础通信服务,并提供通信状态管理和通信鉴权等智能通道服务,默认开通物联网专用的短信接入服务号和物联网专用 APN。简单说就是一张三大运营商提供的 4G/3G/2G 流量卡,流量费比你平时用的电话卡便宜。可以用流量、发短信,就是不能打电话。物联网卡只针对企业工业级应用,不针对个人市场,把物联卡用在个人手机上会被封号的。
物联卡与个人手机 SIM/UIM 卡最主要的区别我觉得可以归纳于业务应用范围的不同,物联卡是用来支持如智慧农场、工业管理、物流、交通管理、安防、远程医疗、智能家居、电网等专业领域的硬件系统联网使用的,普通手机卡仅仅只是个人业务。
物联网卡是由移动通信运营商提供的针对物联网、特别是M2M领域的SIM卡,满足智能硬件和物联网行业对设备联网的需求。相比手机等使用的现有SIM卡,由于卡号需求量大、工作环境苛刻、资费和管理要求独特,各移动通信运营商均推出了专门针对物联网市场的SIM卡,即物联网卡。1物理形态目前分为插拔式MP卡和贴片式MS卡两种。插拔式MP卡就是目前手机等普遍使用的SIM卡,贴片式MS卡则属于嵌入式SIM卡(eSIM)。具体分类和尺寸如下表:
MP卡(M2M Plug-In卡)包括普通级MP1卡和工业级MP2卡,根据不同等级采用普通芯片和普通卡基材料,或是采用能够适应特殊环境要求的特殊芯片、特殊卡基材料。外观和管脚定义与普通SIM卡相同。
MS卡(M2M SMD卡)则直接焊接在M2M模组上,以实现紧密牢固的物理连接和可靠的接口通信,物理特性、电气特性和传输协议方面与普通SIM卡相同,该种卡片在某些物理性能如附着力、抗振等方面更有优越表现。也分为普通级MS0卡和工业级MS1卡。
无论是MS还是MP卡,在工作环境(温湿度,振动,干扰等)、寿命(读写次数等)方面相比手机等使用的普通SIM卡均有优势。
2号段以中国三大运营商为例,为便于区分管理,使用了专用前缀以及普通和特别两种长度的卡号,具体如下:
3功能
针对物联网设备的应用场景和特点,分为带[流量+短信+语音]功能的13位号段卡,和带[流量+受限短信]功能的11位号段卡,具体如上表。
4资费
计费方式灵活,降低客户的总体成本,具体资费标准见各运营商官网上的介绍。此外,以中国移动为例,在整个计费环节新增测试期和沉默期,满足客户测试期需求,并为客户免费提供测试流量及短信。
5申请和使用
物联网卡一般不针对普通消费者开放,而是以实名方式批量销售给企业用户;同时,物联网卡有专用的APN(服务接入点)。正是由于物联网卡在流量资费方面一般有优势,所以网上出现了大量针对普通消费者兜售物联网卡的情况。
6服务和运营
国内三大运营商均提供了物联网卡管理平台,给企业用户分配专用帐号或开放API,提供如空中写卡、位置定位、流量管理等服务。
P2M2M(People to Machine to Machine)是物联网M2M(Machine to Machine)技术概念的进步或延伸。主要体现在3个方面:1、人(People)与物(Machines) 都被认为是构建物联网的智慧单元或节点;
2、物体(Machines)的智慧可以随时被人(People)通过DIY的方式实时置入,“智慧”由微分到积分、由量变到质变,最终“物体拟人”;
3、被置入智慧的物体(Machines)可以通过云域或物域网络与别的智能物体或系统以及人(People)实时互动、相互服务、灵活形成满足智慧城市或建筑不同需求的可靠解决方案。
希望可以帮得到你!!
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