一、广覆盖。相比现有的GSM、宽带LTE等网络覆盖增强了20dB,信号的传输覆盖范围更大(GSM基站目前理想状况下能覆盖35km),能覆盖到深层地下GSM网络无法覆盖到的地方。其原理主要依靠:1、缩小带宽,提升功率谱密度;2、重复发送,获得时间分集增益。
二、大连接。相比现有无线技术,同一基站下增多了50-100倍的接入数,每小区可以达到50K连接,真是实现万物互联所必须的海量连接。其原理在于:1、基于时延不敏感的特点,采用话务模型,保存更多接入设备的上下文,在休眠态和激活态之间切换;2、窄带物联网的上行调度颗粒小,资源利用率更高;3、减少空口信令交互,提升频谱密度。
三、低功耗。终端在99%的时间内均处在休眠态,并集成多种节电技术,待机时间可达10年。1、PSM低功耗模式,即在idle空闲态下增加PSM态 ,相当于关机,由定时器控制呼醒,耗能更低;2、eDRX扩展的非连续接收省电模式,采用更长的寻呼周期,eDRX是DRX耗电量的1/16。 四、低成本。硬件可剪裁,软件按需简化,确保了NB-IoT的成本低廉,NB-IoT通信单模块成本不足5美元。LoRa
LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。
LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。
Wi-Fi
Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。
大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。
一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。
80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。
针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee
ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。
虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。
ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
NB-IoT
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。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、UMTS网络或LTE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。据说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。
蓝牙50
蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。
随着 科技 的发展,物联网已经成为了大多数人所不能离开的一项高新技术,它通过各式各样的传感器实实在在地改变了我们日常生活,在生活中的几乎所有场景都可以见到它的身影。无论是家居、交通还是物流、工业领域,都因为物联网技术而变得更加智能化。
物联网究竟是什么
物联网,顾名思义就是万物相连的互联网,它是由互联网引申出来的含义,目前广泛运用在工业、农业、交通、家居、安保等领域内,有效推动了这些领域的智能化发展,也进一步拓展了发展潜力,将智能与数据化慢慢渗透于这些行业内。
同时物联网不仅可以提供信息传递功能,还具备对信息智能处理功能。它通过每一个传感器上的信息获取能力,通过互联网的方式进行有效传达,做到实时更新数据信息,并与智能分析、AI等技术进行结合,使其通过智能处理技术分析获取的海量信息,实现更有意义的传递。
不过物联网并不能脱离互联网而单独存在,它的核心仍然是互联网。它所收集的海量信息以及分析结果都需要互联网进行传递,这才能够实现万物互联的效果。
物联网当前所遇到的难题
根据GSMA(全球移动通信系统协会)预测,在2020年物联网的连接数将达到126亿,2025年物联网的连接数将达到252亿。虽然已经达到如此体量,但是从物联网推进到普及的过程中,仍遇到不少难题,这也为物联网之后的发展带来一定程度上的阻碍。
由于物联网的传感器身材都比较小,所以能耗问题一直都没有很好地解决。要么需要增加身材,要么需要降低性能,而且耗电量、成本等问题依然是物联网的痛点所在。此外,有很多物联网设备由于使用场景复杂,并无法使用外接电源,而且电池更换成本昂贵,所以低功耗就是物联网在这些场景下的一个最基础必备条件。
虽然目前4G已经大规模普及,而且市面上已经出现了很多5G手机,但是在物联网方向上,大多数物联网设备仍采用2G网络。这与网络覆盖率和成本息息相关,所以这是2G网络迟迟没有退网的一个原因。
此外,由于物联网每天会收集和传输大量信息,所以在安全方面也是物联网一直面对的一个难题。
NB-IoT芯片解决痛点,已经准备就绪
在过去,很多物联网产品每天传输的数据很低,而且不需要高速的传输效率,所以物联网芯片一直以低成本的2G为主。不过随着当前物联网的快速发展,物联网的连接数大幅度增长,过去的2G物联网不足以支撑目前的体量,需要一种新型的技术来引领物联网升级。
于是NB-IoT作为一种覆盖度广、低功耗、低成本的一种新型物联网技术,便进入众多开发者的视野中,这种技术在一些低功耗低成本的通信场景中,相比现在的2G物联网技术表现要更加出色、优秀。
目前NB-IoT芯片行业以华为、高通等一线大厂为主。
NB-IoT能否担负重任?
在提及到NB-IoT行业的前景和展望时,NB-IoT行业经历了四个阶段,分别是燥热、绝望、冷静和成熟,目前产业已经逐渐走向成熟,包括运营商的网络、芯片模组终端应用以及整个市场对于这项技术所持有的期望,这些都是非常理性和成熟的。
过去大家认为包括功耗、成本、性能在内的,这些阻碍NB-IoT发展的几个因素都已经被整个产业一一解决掉了,所以随着运营商网络的进一步的提高覆盖率增强,那么NB-IoT便会得到迅速的爆发。同时,NB-IoT的网络标准会在未来的5年内与5G网络完全融合,在未来的5~8年内,4G网也将开始步入退网通道,所以将与5G网络融为一体的NB-IoT的生命周期也会非常长的。
相比于智能手机这种3C市场来说,目前NB-IoT仍然是一个小市场,它具备非常清晰的细分,当前需求最刚性的就是抄表市场。而对于像共享单车、医疗 健康 设备、资产跟踪管理、宠物跟踪等在内的其他的新型市场来说,这些都是NB-IoT正在 探索 的领域。
总结
未来几年,物联网仍然将保持着急剧式增长,产业需要通过不断更替,吸收新鲜技术才可以保障长久发展。目前已经到了物联网需要更新换代的时刻,在以NB-IoT技术驱动为核心的公司支持下,相信会持续发力,承担起物联网中部分领域的重任。
2017年应该算是物联网的元年,也是真正发展的第一年。早在2015年的时候,一些咨询公司对物联网卡这个行业未来做了一个预估,表示到2020年全球的设备连接数能够到500亿,中国将占据20%的份额,市场规模将达到1万亿元。然而在2017年,仅仅是国内的物联网市场规模就已经超了1万亿元,所以说物联网发展壮大的速度是远远超过我们的预期。在物联网行业,有一个名词我们经常可以听到,那就是NB-IoT。那到底什么是NB-IoT?NB-IoT俗称叫窄带物联网,其中的NB就是Narrow Band,窄带的意思。行业里有人说只有NB-IoT开始真正商用的时候,物联网才算真正开始发展。
这句话其实是有一定的道理,这需要从当前物联网行业的痛点和NB-IoT可以实现的功能来进行阐述。先说痛点,除了核心的技术之外,在实际使用的过程中,物联网行业这个设备有两个痛点:第一,物联网当前是一个2G/4G网络为主,许多地方它没有什么信号,比如说智能水电气表、共享单车、智能井盖、智能报警设施等这样一些设备,只要是放在外面的,靠电池供电的这么一些东西,几乎都是2G的网络,实际使用的时候,比如水电气表,有的是在地下室里面,有的是在一些角落的地方,这些地方有可能2G都信号比较弱,导致无法正常的能够进行数据回传。第一个痛点是设备能耗比较高,这个很好理解,比如说老人防丢的设备、智能的水电气表,市政设施等等,这样的终端电池顶多用1~2年,这还是在使用频率非常低的情况之下,像有的地方要求电表必须一天搜集一次数据的,可能几个月它就没电了。
NB-IoT
再说说NB-IoT的功能优势。
第一覆盖广。所谓窄带物联网就是说贷款很低,NB-IoT的最高带宽只有180KB,因此它的覆盖能力更广,可以轻松地穿透地下墙壁或车库等角落。根据测试穿透到地下一米是可以的,所以说水泥地表那都不是事。
第二能耗低。根据某设计院的测试表明,窄带物联网的设备能耗是其他设备的1/6~1/10,这就意味着以前只能用1~2年的设备,在窄带物联网的使用环境之下,可以用6~10年。比如说水电气表现在是7年换一次,完全就可以实现中途不更换了。
第三、连接数更多,与现有的技术相比,窄带物联网可以实现提升50~100倍接入数的这么一个能力。也就是说以前能容纳1万台设备同时工作,NB-IoT这样一个网络,现在能够容纳100万台,这是一个超级大的飞跃,所以NB-IoT的到来对于物联网来说完全是革命性的。
最后,NB-IoT是需要使用NB专用物联网卡(也称物联卡/SIM卡)的。
口袋物联是一家全行业物联网卡及创新应用解决方案提供商,通过技术赋能蜂窝物联网设备的连接能力,助力物联网行业跨界融合、集成创新与规模化发展,我们的愿景是“物联生活,口袋随行”。无线通信技术是物联网的传输基础,随着智慧城市大应用成为热门发展,各种技术推陈出新,纷纷抢占物联网市场。在LPWAN技术里,最热门的莫过于LoRa、Sigfox和NB-IoT。
在物联网趋势中,这三种技术各自具有什么优势。
谁才会是你专业领域的最佳拍档?
物联网、大数据、AI人工智能这几个词汇,相关产业人员想必娴熟于心。
在物联网的技术架构中,“感测”是最基础的核心源头,无论在农业、工业、建筑、交通、医疗等领域,要让感测到的数据透过AI分析,进而形成相关应用,首先必须部署适合的传输技术与网域,才能搜集并回报巨量的环境数据。
在无线通信技术里,WI-FI、bluetooth、ZigBee、Z-Wave这几项较早推出的应用已经于不同领域中奠定发展基础。
WI-FI适用于大数据量的传输,比如影音传输或者A R/V R等领域,同时也是一般无线网络的基础,缺点是耗电量大;蓝牙多用于个人穿戴式装置,在声音领域的应用较为成熟
ZigBee和Z-Wave则是在工业、建筑等自动控制应用中成果丰硕。
谈到无线网络,大家脑中想到的,除了WI-FI之外,大概就是手机的移动式通信网路了。
如今的通讯技术即将迈入5G,讲求更大带宽、更高速率、更低延迟,当然也更耗电,由于是对应人与人之间的通讯,因此数据传输较密集、交换量也更为庞大。
针对M2M的通讯,由于装置的部署范围通常更宽广,且无线装置必须避免频繁更换电池,LPWAN(Low Power Wide Area Network,低功耗广域网)技术顺势而生,其小数据量、长距离传输及省电的特性,在物联网应用领域中大放异彩。
较早期的无线传输技术,如WI-FI、ZigBee和Z-Wave,通讯传输距离顶多只有100公尺,用在智能家居领域,必须再加装讯号加强的天线或中继站。
若是要满足智能城市的相关应用,例如环境监测或资产追踪,传输距离可达20公里的LPWAN技术显然能大幅缩减布建成本,只要几个基站就能覆盖大面积的范围;以电池作为电力来源,则省略了布线问题,让传感器的安装步骤更简易。
目前最受关注的LPWAN技术分别是LoRa、Sigfox和NB-IoT,这三种技术具有各自的优势,业主可根据不同领域及使用需求,选择最适合的通讯技术。
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