物联网卡的不同应用场景
高速率业务:主要使用3G、4G技术,例如车载物联网设备和监控摄像头,对应业务特点要求是实时数据传输。
中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜,使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务。
低速率业务:业界将低速率业务市场归纳为LPWAN市场,即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑,从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。
目前低速率业务市场急需开拓,而低速率业务市场其实是最大的市场,如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器,此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观,这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等。
此时NB-IOT网络就应运而生,NB-IoT是指窄带物联网技术。NB-IOT聚焦于低功耗广域(LPWA)物联网市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。目前三大运营商已完成全国性主要地区的覆盖。
目前nb-iot物联卡具备以下优势
·大连接:每一个扇区可以支持10万个连接,与现有无线技术相比,NB-IoT可以提升50~100倍的接入数。
·广覆盖:比传统GSM网络增益20GB,一个基站提供的覆盖面积是以往的10倍。
·低功耗:NB-IoT节电技术DRX和PSM,通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电的目的通常可以保障电池拥有5年以上的寿命。
·广应用:由于NB-IoT具有覆盖广、连接多、成本低和功耗低的优点,故其非常适合应用于低功耗设备,广泛应用于多种垂直行业。
·易使用:体积小,只需要搭配相应的NB-IOT模组,不占用内任何电路板空间。
·简单计费:NB物联卡的内部通信芯片、通信协议和资费政策较传统物联网卡有较大区别,支持定向连接,资费更优。
NB物联网卡和普通物联卡的区别有哪些?中景元物联指出合适NB-iot的应用场景非常多,对适合使用NB-iot的领域来说,机会非常多。从物联网企业家的角度来看,这等于是在扩大一个新的市场。在物联网时代,信息产业的传统运作模式正在被打破。
物联网(TheInternetofThings,简称IOT),即“万物相连的互联网”,是互联网基础上的延伸和扩展的网络,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通。
物联网并不是个新鲜的概念,20多年前,物联网概念由比尔盖茨首次在他的《未来之路》中提起。只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起世人的重视。
2005年本人从事电表行业软件开发工作时,就接触过电力公司的远程抄表系统,这其实就是物联网的一种行业具体应用。传统的远程抄表系统均为集中抄读方式,即使用集中器通过485/MBus/PLC/Lora/Zigbee等有线或无线方式抄读目标设备的数据,如水表、气表、电表、传感器等。但是,有线存在布线困难问题,无线存在各种通信质量问题:如PLC难以避免噪声干扰、Lora通信速度较慢、点对点传输、ZigBee存在组网不可控现场通信质量差等。那有没存在一种通信技术,直接把设备数据上传到系统平台呢?这也是有的,一般方案是通过GPRS模块通信。但GPRS模块依然存在供电功耗和流量资费问题,因而没有很好地应用普及和推广。
2016年基于授权频谱(Licensed)的NB-IoT新型技术,很好的解决了GPRS的功耗问题,也因其大容量、覆盖广、高安全性等优势,在众多物联技术中脱颖而出,成为业界关注的焦点。具体来说,NB-IoT优点如下:
广覆盖:在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,可更好满足厂区、管道井、井盖等这类对深度覆盖有要求的地方。
低功耗:模块在平时处于休眠状态,每天可根据程序设定自动唤醒上传数据,若没有收到请求的命令,模块会自动进入休眠,终端模块待机时间可长达8年。
低成本:与LoRa相比,NB-IOT无需自建基站,通讯稳定可靠。
大连接:同一基站可比现有无线技术提供50-100倍的接入数。
基于以上优点,NB-IoT通信技术可方便应用在以往难以应用远抄技术的领域,也使得传统远抄技术方案变得更简单,让设备通信更简单、更可靠。可广泛应用在各种行业中,比如:智能路灯、智慧停车、烟感气感监测、智慧消防、智能门锁、智慧水务、智慧井盖、智慧农业等行业应用。
目前,中国三大运营商正大张旗鼓地进行相关NBIoT通信基础建设,NBIoT相关行业应用也已初成规模。像NB-IOT在水表市场已小有突破,少数企业2018年出货实现了百万量级。燃气表龙头金卡智能,2017年全年试挂不足2万台,中间经过客户小批量试挂、中批量验证,2018年其出货量达到70万台。
凡事有利就有弊,那NBIoT通信技术应用有什么缺点呢?
传输数据少。基于低功耗的机制,注定了NBIoT只能传输少量的数据到远端,因此正式应用时要么单次传输字节数少,要么传输数据间隔长。比如智能水表、气表,一般是24小时传输一次数据。这意味着依靠实时数据分析的行业应用难以推广此技术。此外,还存在寿命到期电池更换的麻烦。
通信成本贵。目前NBIoT通信模块还是偏贵,主流芯片厂家主要有紫光展锐、华为海思和联发科,一块NBIoT模组在20~50元左右。通信流量上,电信是20元一年,包年时间多相对便宜,中国移动资费差不多,若设备量大还有议价空间。一块水电表零售价也就一两百元,NBIoT模组就吃掉了一大块成本。
技术待成熟。虽然中国各大运营商号称投入大量人力物力财力进行相关建设,NBIoT技术还不是很成熟。本人所在公司系统平台于2017年底就和电信云平台进行了系统对接,目前接了近万台NB-IoT电表和水表。发现电信平台依然在不断地更新升级,曾经在某商厦安装了300多块NBIoT电表,结果导致基站出现故障,后经电信技术人员积极抢修才恢复正常。诚然,电信云平台后面是华为公司作为技术支撑,实力强大,想必不久将来技术会成熟稳定。
平台对接难。电信的IOT平台走的是CoPA协议,CoPA协议对接方面复杂。虽然华为电信物联网平台上资料齐全,要和电信开放平台对接,还是要花不少时间。2017年公司研发部门安排专人花了2个月才对接好,为兼容传统tcp、udp通讯,后期又对设备通讯服务进行了优化处理,前前后后花了大概半年时间才完全稳定。因此,这对于一般传统企业还是有一定技术门槛的。
可以说,物联网是通向未来智能世界的万物互联必由之路,下一个万亿元级的通信业务,蕴育着巨大的市场空间,是未来促进社会发展刺激GDP增长的重要驱动力。NB-IoT通信技术,使得万物互联成了可能,将会普及到各个行业中。预计未来几年,物联网行业将因技术的更新换代呈现爆发性增长,拭目以待!窄带物联网技术。
NBIOT物联网弱终端检测是指窄带物联网技术。NBIOT聚焦于低功耗广覆盖物联网市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。
NBIOT属于低功耗广域网,主要针对的是传输数据量小,对功耗要求高,而且数量巨大的设备或物品。
随着电力工业的发展,特别是一户一表的推行,方便了用户,可是对电力营业管理提出了挑战。传统的电表需要人工抄表,工作单调辛苦、环境恶劣,抄表难度大、效率低;电费欠费现象严重,收缴率偏低,影响电力部门的经济效益和发展;调度、营业、监控各成系统,数据库独立维护,缺乏统一的基础用电数据造成资源浪费、决策不系统、不能最大限度地追求经济效益。
因此,电力营业现代化势在必行。实践经验证明,推广应用预付费电表及售电系统,有效避免和控制了欠费现象,充分提高了抄收效率,使电力营业管理在较短的时间内达到了轻松管理,事半功倍的效果。迄今为止,国际电能预付费售电系统及电能表的发展大体经过以下发展阶段:
1、早期记忆卡式,包括IC存储卡、IC逻辑加密卡等。
2、智能卡式,包括接触式CPU卡和非接触式RF卡等。
3、编码按键式,包括键表一体式、分离式、载波分离式等。
4、网络式,包括集中器式、GPRS/CDMA
短信式、电力载波式等。智能电表是智能电网的核心设备之一它的核心作用:实现用电客户与电力公司之间的信息交换。
因此,客户端必须安装用电信息采集和电网信息处理、双向互动的智能电表才能实现智能远程抄报和网上缴费。智能电表远程抄表的原理不同环境下远程抄表的方式也是有所不同的。
原理一:国电目前较多采用的是电力载波表,通过电线连接到采集器,采集器通过GPRS上传数据到远抄服务器,所以国家电网居民用户基本上可以通过掌上电力查看到自己家每天的用电量。
原理二:
大型建筑里用的都是RS485总线连网的智能电表,通过RS485总线连上采集器,采集器再转换成TCP/IP接网线直接上远抄服务器。提供这个系统的商家比较多,如社为表计,直接面向建筑做集成。
原理三:当前青年公寓,白领公寓,酒店式公寓采用比较多的wifi电表,这种电表直接联上公寓里的wifi远抄服务器,当然还有gprs电表,这种都是在智能电表使用量不大的情况下使用。这种使用量直接可以网上买电表自己装上,再通过app软件就能直接使用了。
原理四:未来真正的物联网智能电表,NB-IoT电表,这是华为与运营商正在主推还未成熟的产品。就是智能电表通过NB-IoT网络直接连远抄服务器。电能预收费系统随着售电管理模式以及用电管理方式需求的变化,我国逐渐发展了集成电路卡式预付费系统、键盘式电能表预付费系统和自动抄表系统三大类电力预付费系统。下图是一份预付费IC卡卡表系统方案。
系统主要包括以下几个部分:
1、预付费系列电能表
2、预付费IC卡
3、读写卡器
4、售电管理信息系统5、银行网络售电系统6、电力MIS系统通过电能预收费系统方案,我们可以清晰的看出来:其实这时取电和在ATM机里取钱,已经没有区别了,ATM机里取的是钱,智能电表里取的是电。ATM和智能电表才是最终的执行者。
你得先把钱通过银行或者电网营业厅存到电网公司的账户把钱兑换成电,当你成功缴费后,银行服务器和电网的服务器之间就会有协议数据传输,电网系统得知你充值的数据金额就会将你的充值金额告诉智能电表。
刚才我们已经说到智能电表是最终的执行者,它知道你充了多少电、每时每刻用了多少电、快没电了它会提醒你、没电了它会自动断电、充值了它会自动续电。智能电表的数据会不间断的和电网服务器进行相互交换,这样一个过程就实现了远程抄表和预付费的功能。
有ESAM,即嵌入式安全控制模块。在燃气表IC卡时代,ESAM内置在燃气表具之中。通过安全认证,可以实现IC卡和ESAM之间、ESAM和燃气表具之间,安全地数据传递和交易。对于需要身份认证、数据加/解密、安全存储、通讯保密的单点设备和应用系统,可以发挥安全控制作用。
进入物联网时代,当NB-IoT技术快速在燃气表形成规模应用时,信息交互、存储、通信方式已发生了根本性改变。相比IC卡燃气表作为单点设备的数据传递模式,NB物联网燃气表是直接通过蜂窝网络将数据传递到“云”平台和业务处理平台上。交互与传递方式的改变,对数据和交易安全提出了不一样的要求。同时具备安全功能和通信功能的SE-SIM体现出了更大的优势。对于其正常的使用情况来看,如果nb物联网卡没有损坏的情况下,大家可继续续费使用。对比其他物联网卡,nb物联网卡的使用寿命比较长,但并不是无限长的。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。因此我们可以推出,nb物联网卡使用寿命长,但这并不代表可永久使用。基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)俨然已成为万物互联网络的一个重要分支,作为 IoT 领一个新兴的技术,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 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(LPWA),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。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。
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