【物联网】NB-IoT关键技术特点

  NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）作为一种新型的物联网通信标准，在窄带宽、低功耗、广覆盖物联网领域具有诸多优势。本文概述了NB-IoT的主要优势及其技术。

  NB-IoT通信模组耗电极低。这得益于其惰性通信机制，大部分时间下，设备处于休眠状态（99%的时间）。主要在于其采用了 PSM 和 eDRX（拓展非连续接收）技术。

  一块NB-IoT通信设备的成本大约在1~5美元左右，从而满足物联网的应用场景。

  NB-IoT覆盖面积为2G、4G网的的3倍。通信上常用最大耦合损耗（MCL）来衡量通信设备信号覆盖覆盖能力。MCL与基站信号功率 P B 、接入终端信号功率 P M 有关，定义式如下:

  信号强度（信噪比）随距基站距离降低，其降低值用耦合损耗表征。而最大耦合损耗可以理解为满足通信需求的最弱信号值，即最大的信号衰减值，以此来间接表征满足通信的最远距离。
如下图所示，NB-IoT MCL比2G GPRS大了20dB，覆盖范围大了三倍。

  NB-IoT一个小区（约200KHz带宽）可接入50000个终端。远远多于LTE的1000个设备。

1、蓝牙。蓝牙是一种近距离无线技术的标准，它可实现移动设备、固定设备和楼宇个人域网之间的短距离数据进行交换，蓝牙在智慧医疗电子领域和智能家居领域和许多消费市场中已经变得非常重要，同时也是可穿戴产品的关键，特别是蓝牙智能或蓝牙低能耗是物联网应用中的重要协议。

2、WIFI。WIFI是一种允许电子产品连接到无线局域网的技术，WIFI通常使用2、4GUH射频频段。连接到局域网中通常有密码保护也有开放性的，只要在WIFI信号覆盖范围之内的区域都可以搜索到WIFI信号，这样就被允许在任何WLAN范围内的设备可以连接上。

3、ZigBee。Zigbee跟蓝牙一样具有大量的 *** 作基础和应用领域。根据国际规定标准，Zigbee技术是一种低功耗、近距离的无线通信技术。

4、射频。射频其实就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称，又称小无线。

随着技术的发展和时代的变化，人们对速率和带宽的需求越来越高。从2G、3G、4G一直到5G，传输速率越来越高，20年来速率提升了近20倍。作为蜂窝网络的室内覆盖补充，WiFi同样承担着大量的数据流量卸载，技术发展从80211b/11g/11a/11n/11ac，直至即将商用的80211ax，其带宽、网络容量、覆盖范围等主要指标都有大幅提升。这些技术的进步也让我们有能力去实现更多的应用，比如物联网。

WiFi6的杀手锏

目前家用WiFi的连接存在普遍这样的问题，即无论互联网连接有多快，当使用人数过多，就会出现“拥堵”问题。此外，目前的WiFi还存在着覆盖范围小，穿墙能力不强等缺点。

近日，在Qorvo北京新闻发布会上，WiFi之父、Qorvo无线连接业务部总经理Cees Links表示，新一代WiFi技术不仅从根本上解决了上述问题，甚至为了方便用户记忆，WiFi联盟对新一代IEEE 80211ax标准的命名也做了简化，现已改名为WiFi6，前两代技术80211n和80211ac则分别更名为WiFi 4和WiFi 5。Cees Links相信，WiFi6有效提高了实际数据吞吐量，同时侧重于提高网络容量，以便实现无线室内架构的改进和基础设施的长期升级。这项技术将对未来的室内无线网络带来一次革新，给人们带来前所未有的网络体验。

谈到WiFi6新架构对未来室内无线网络的影响，Cees Links表示：“传统的WiFi在与现在的蜂窝网络如2G、3G或者4G连接时，需要切换SSID，WiFi 6则不同。WiFi 6的杀手锏在于，分布式WiFi及One Pod Per Room的设计将在最大程度上实现对整个住宅的网络覆盖。以家庭为例，我们可以可在客厅中放置一个路由器，其他房间均可放置一个Pod来实现稳定的无线接入。作为一个小型的无线接入点，每一个Pod将直接连接至路由器，路由器再连接至互联网。因此，每个Pod都将提供一条全新的通路，在室内进行WiFi连接时，可选择最优通路进行WiFi网络的使用，为住宅内的每一所房间提供最优的网络传输速度，同时也拥有足够的网络容量。其中最重要的一点是，所有接入只需一个SSID。”

在配置上，Pod数量可根据住宅大小自由调整，甚至包括办公室楼宇的全方位覆盖。布置的Pod数量越多，整个建筑的WiFi网络覆盖越全面，所获得的网络体验也越好。而每个Pod的使用都需要安插在电源插口上来提供电力补充。“在这一点上，Qorvo仍然坚持‘小即是美’这一理念。因此，Qorvo也是竭尽所能缩小Pod的产品大小，以便以更低的功耗提供更优的性能。” Cees Links表示。

此外，Cees Links还提出，连接至住宅的数据速率是当今WiFi连接性的瓶颈，也就是说接入住宅的数据速率远低于智能设备与接入点之间的传输速率，即使设备之间的传输速率为7 Gb/s，但是在家中上网的速率只有100 Mb/s，数据分层严重失衡。因此，数据速率的提升以及数据分层的重建应该能够创建更有意义的数据连接。随着运营商竞相提高FTTH、DOCSIS 31以及 LTE/5G网关的数据速率，WiFi 6也将切实提高实际数据吞吐量并侧重于提高网络容量，此外还通过减少干扰等措施以支持在智能家居中使用多个无线电系统。相比之前的WiFi版本只注重速率的提升而忽略网络容量的影响，预计2019年即将商用的WiFi6在速率、频段、覆盖面积上都带来了明显提升，使得WiFi网络将具备更加宽松的带宽流量以满足多用户的网络需求，同时也带来了更远的传输距离与更高的传输速率，能够满足诸如AR/VR、自动驾驶与4K影视等多元化场景应用的需求。

WiFi 6技术让智能家居实现真正的互联

智能家居是市场上日益普及的智能场景之一，它所提供的服务需要通过传感器获取数据，然后将数据收集至云进行分析，并提供多样化的智能服务。而数量庞大的传感器和为之提供网络连接的室内WiFi设备是实现智能家居服务的基础。

为了实现真正互联的智能家居，分布式WiFi6架构所采用的One Pod Per Room设计应该是目前最佳的无线组网方案。Cees Links利用智能电灯和智能标签举例对此进行了说明，他说：“每个Pod都用作无线接入点，每个接入点都将支持WiFi和物联网标准。这种智能家居网络架构一方面满足更高的WiFi要求，还可以加入Zigbee和蓝牙设备，甚至还能通过语音辅助命令进行控制。此外，利用分布式WiFi6架构，智能设备搭配上最新的WiFi6标准所提升的数据吞吐量与带宽容量，可以在多个通道中与无线路由器通信，无需使用额外的网关或在家中安装多个以太网/电缆/光纤连接点，从而真正创建一个更高效的智能家居环境。”

当然，有了WiFi6的One Pod Per Room架构，也可以不再使用Zigbee和蓝牙网格。此举意味着可延长设备的电池寿命，简化设置和故障排查流程，进一步降低用户使用成本，这一点意义非凡，Cees Links表示。

Qorvo的更多投资在WiFi6而不是5G

在物联网应用中，面对的无线通信标准越来越多，如WiFi、4G、蓝牙、Zigbee、NB-IoT、LoRa等，每种应用场景都有各自最适合的无线连接协议。Cees Links表示：“作为全球领先的射频解决方案供应商，Qorvo致力于设计、开发和制造高质量RF组件实现无线通信。在Qorvo主要的两大产品线中，一条产品线针对移动设备，另一条则更多聚焦于物联网与基础设施建设，低功耗产品则主要应用于智能电子标签、智能家居、智能灯和遥控器等领域。无线通信技术是Qorvo的强项，对我们来说不会在意最终哪个标准会赢得市场，我们的目标是，从RF前端到系统级解决方案，Qorvo将一网打尽。”

就WiFi6和5G的商用前景而言，Cees Links认为Qorvo的投资重点应该是WiFi6，而不是5G。这是因为，WiFi6可提供更广泛的应用，现实生活中有70%的数据传输是在WiFi网络上完成。在家中，我们会利用WiFi进行各种各样的数据传输，数据传输量与使用的规模接近于5G的两倍。如果用5G进行大规模部署的话，则需要更多的基站，资金投入会很大。而WiFi6的部署更经济实用，未来它也不会被5G所取代。

据Cees Links介绍，不久前，Qorvo宣布与世界级照明和物联网解决方案公司LEEDARSON（立达信）达成合作伙伴关系，以打造能够同时在ZigBee 30和蓝牙低功耗（BLE）50 协议下运行，并同时兼容最流行的物联网标准的智能家居照明产品系列。在该系列的首款产品——LEEDARSON智能灯泡和照明开关中，即集成了Qorvo适用于超低功耗无线应用的多协议/多通道智能家居通信控制器QPG6095。

“Qorvo产品涉及整个物联网领域，无论是从短距离通信到局域网传输，还是从射频前端的模块、芯片、软件以及系统，我们都有相关的产品，” Cees Links强调：“Qorvo目前在WiFi6领域同样处于领先地位，这一切主要得益于我们拥有优异的产品性能和无与伦比的高集成度设计。在WiFi6上，Qorvo已经做好全面准备，接下来仍将紧随无线通信与物联网市场快速发展的步伐，提供更加全面的系统级支持。”

---