什么是窄带物联网

什么是窄带物联网,第1张

NB-IOT线物联中国端端解决案针低数据速率、规模终端数目及广覆盖要求等典型M二M应用场景运营商辟广阔物联中国市场同政企等行业领域智慧城市、电力燃气/水务提供厂商等着广泛应用场景Machina预计NB-IOT覆盖二5%M二M连接即超50亿连

物联网是指物物相连的互联网。还有另外一种说法就是:万物互联。涵盖Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、2G/4G/5G、NB-IoT、 LoRa

 NB-IoT窄带蜂窝物联网

针对2G/4G/5G的缺点,一种新的技术诞生了,NB-IoT 窄带物联网,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。

互联网

通过在物体上植入各种微型感应芯片、借助无线通信网络,与互联网相连接,可以让物体自己"说话",不仅人可以与物体"对话",物体与物体之间也能"交流"。

Wi-Fi最大的优点是连接快速持久稳定,它是解决IoT设备端连接的首选方案,唯一需要考虑的是智能设备对于Wi-Fi的覆盖范围的依赖导致智能设备的活动范围比较小,缺点是不适合随身携带或户外场景

1、3765C考勤机是一款典型的通过Wi-Fi与云平台连接通讯设备,但是手机与其连接借助的是Bluetooth通讯

蓝牙最大的优点是不依赖于外部网络,便携,低功耗,只要有手机和相应的智能设备,就能够保持稳定的连接,走到哪连到哪,所以大部分运动的智能设备和户外使用的设备都会优先考虑Bluetooth。它的主要不足有:
1不能直接连接云端
2传输速度比较慢,只能用于数据量较小的传输
3组网能力比较弱(距离近(大概10米)、蓝牙的组网一个central只能连接7个外设)

13650签到机采用的蓝牙通讯:校验设备、设置各种参数,签到机的发现采用的Beacon协议(而Beacon协议也是蓝牙协议的扩展):智能手环与手机之间的通讯是蓝牙通讯

Wi-Fi的不足是智能设备移动范围小,蓝牙的短板是设备不能直接连云端和组网能力弱。而WWAN既可以移动,也可以随时联网,看上去好像完全弥补了Wi-Fi和Bluetooth的不足,实际上它也两个主要的短板
1在使用的过程中可能会产生比较高的费用
2网络状况不稳定,常常遇到无网或弱网的环境

智能设备车载Wi-Fi

前面介绍了主流的三种无线技术占到了所有IoT使用场景的95% ,剩下的是一些特殊场景用到的无线技术选型

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
例如在全屋智能场景中,家中已存在大量IoT设备,如果使用Wi-Fi方案,每个设备配网会非常麻烦,并且Wi-Fi每次做移动,修改密码,智能设备都要一一作出调整。如果使用蓝牙方案,以目前BLE42标准,蓝牙的组网一个central连接7个外设,但是蓝牙的组网能力弱也满足不了需求,所以在全屋智能场景中,经常会使用ZigBee+Wi-Fi的二合一网关。ZigBee和蓝牙一样都是近距离低功耗的通讯技术,但他对比蓝牙有个最大的优势就是强大的组网能力,在全屋智能场景中,IoT设备多达十几个,蓝牙的配网模式满足不了需求,所以一般会使用搭配ZigBee和Wi-Fi的二合一网关,通过ZigBee连接IoT设备,通过Wi-Fi将数据同步到云端

智能家居场景

智能家居的通信一般使用Wi-Fi,蓝牙,Zigbee。而我们的手机,平板可以通过蓝牙和Wi-Fi接入进行数传通信。电脑可以通过Wi-Fi
此方案中,蓝牙和Wifi都可以作为设备的接入点,即使身边没有专业的Zigbee控制器,也可以通过蓝牙,Wifi这些常用的设备接入,最终通过串口控制另一个可接入模块和Zigbee的主设备

例如飞行器的使用场景,飞行器一般都在没有Wi-Fi的环境使用,所以Wi-Fi不满足,飞行器常常有较远的飞行距离,所以Bluetooth和ZigBee不满足,另外飞行器常常在海边、山上等GPRS无线信号或者弱网的环境使用,所以WWAN也不合适,从上述来看单一的无线通讯模块都不能很好的解决飞行器的通讯需求,所以飞行器需要用的是多种无线模块的组合使用,通过Bluetooth让遥控器和手机连接,通过Sub1GHZ处理长距离时飞行器和遥控器之间的通讯,通过其他波长处理中距离或短距离飞行中的数据通信,这种组合技能满足手机 *** 控,又能在中距离有高质量的图像数据,在远距离还能继续控制

NB-IoT,Narrow BandInternet of Things,窄带物联网,是一种专为“万物互联”打造的蜂窝网络连接技术,万物互联网络的一个重要分支。顾名思义,NB-IoT 所占用的带宽很窄,只需约 180KHz,而且使用License 频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存,并且能够直接部署在GSM、UMTS 或 LTE 网络,即2/3/4G的网络上,实现现有网络的复用,降低部署成本,实现平滑升级
移动网络作为全球覆盖范围最大的网络,其接入能力可谓得天独厚,基于蜂窝网络的 NB-IoT 连接技术的前景更加被看好,已经逐渐作为开启万物互联时代的钥匙,而被商用到物联网行业中

2014年,华为与沃达丰共同提出 NB-M2M

2015年5月,华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案,即上行采用 FDMA 多址方式,下行采用 OFDM 多址方式,命名为 NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)

2015年8月10日,在 GERAN SI阶段最后一次会议,爱立信联合几家公司提出了 NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念

2015年9月,3GPP在2015年9月的 RAN 全会达成一致,NB-CIoT 和 NB-LTE 两个技术方案进行融合形成了 NB-IoT WID。NB-CIoT 演进到了 NB-IoT(Narrow Band IoT),确立 NB-IoT 为窄带蜂窝物联网的唯一标准

2016年4月,伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立 NB-IoT 开放实验室

2016年4月,NB-IoT 物理层标准在 3GPP R13 冻结

2016年6月,NB-IoT核心标准正式在3GPP R13冻结

2017年一季度,根据《国家新一代信息技术产业规划》,把 NB-IoT 网络定为信息通信业“十三五”的重点工程之一

2017年4月1日,海尔、中国电信、华为三方签署战略合作协议,共同研发基于新一代 NB-loT 技术的物联网智慧生活方案

2017年4月25日,全球移动通信设备供应商协会发布数据,目前全球仅有4张 NB-IoT 商用网络。但同时又指出,至少有13个国家的18家运营商规划部署或正在测试40张 NB-IoT 网络

2017年5月,软银与爱立信合作,将在日本全面部署 Cat-M1 和 NB-IoT 网络,以期率先在日本国内推出商用蜂窝物联网业务

2017年5月,中国联通上海宣布5月底完成上海市 NB-IoT 商用部署。上海联通在2016年上半年,建设了全球首个 pre NB-IoT 大规模连续覆盖区域—上海国际旅游度假区,并携手华为共同发布 NB-IoT 技术的智能停车解决方案

2017年5月,华为 NB-IoT 芯片 Boudica 120在6月底大规模发货

从2018年开始全面推进国家范围内的 NB-IoT 商用部署。其实在我们生活当中已经推行了很长一段时间了。试用商反馈也是一片良好,垂直使用场景也是数不胜数

NB-IoT目前的应用

综上所述,NB-IoT 就像一个可以保障 5G 大范围完美落地的安全气垫。建设基于 NB-IoT 技术的物联网垂直行业应用将趋于更加简单,分工更加明晰。在 5G 大家庭里,它是一个温润如水的大哥。有山的背膀和水的包容力。是 5G 家里稳定又踏实的“经济适用男”。是家里第一个冲向前线的人,并且为了实现家庭的大目标尽可能完善自己。飞速发展的 5G 时代里,它是勇攀高峰的保险绳

对前面无线通讯技术的做个总结,优缺点以及适用于哪些领域一目了然

对于未来的Bluetooth50以及NB-IoT都是需要我们密切关注的技术,Bluetooth50相比42,在组网和传输距离上有了很大的提升,连接范围扩大了4倍,速度提高了2倍,无连接数据广播能力提高了8倍,Bluetooth50对于ZigBee的冲击影响可想而知
而NB-IoT目前的提出就是针对IoT的使用场景,其中最大的特色是覆盖面广,价格便宜。NB-IoT现在联盟的力量很强大,大部分芯片商,通讯商,电信运营商都参与其中,都在积极的推进NB-IoT的公共网络建设,未来潜力非常值得关注

IoT技术选型及模型设计的思考

什么是NB-IoT

通信世界消息(CWW)物联网是“中国制造2025”的核心组成部分,而NB-IoT是目前物联网众多标准技术当中最热门、最被看好的一项技术。窄带物联网(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。

全球范围内的运营商都在寻找新的应用模式,物联网的迅猛发展给通信产业带来新的生机。与传统的蜂窝通信不同,物联网要求有海量的连接数、低的终端成本、低的终端功耗和超强的覆盖能力。物联网通信能否成功发展的一个关键因素是标准化。这些年来,不同行业和标准组织都制定了一系列物联网通信方面的标准,大的就有LTE

R12和R13的低成本终端Category0及eMTC,小的更是难以计数。但从至今的部署情况来看,无论从终端成本、终端能耗和穿透覆盖等方面,这些技术标准都难以与免授权频谱的LoRA,
Sigfox等技术相竞争。

NB-IoT的出现一下子带来了希望。NB-IoT从2015年9月在3GPP

RAN立项以后,得到全球大多数的运营商、系统设备商、终端厂商的关注和响应。R13的NB-IoT协议于2016年6月冻结,这标志着一个具有巨大商业前景的、世界范围统一的物联网通信标准已经产生,为今后物联网的发展提供了广大的先机。

三位作者针对中国的NB-IoT、乃至物联网的产业链发展会起到积极的作用创作的《窄带物联网:标准与关键技术》对LTE
R13
NB-IoT的整体协议做了比较详尽和全面系统的描述,涉及网络架构、物理层的各类信道、空口控制面、空口用户面、关键过程、射频指标和后续演进。不仅讲述协议中涉及的关键技术,而且对重要的、但未被采纳的候选技术也进行了对比,呈现部分标准化的过程。书中还配有大量的性能分析。

NB-IoT基于蜂窝的窄带物联网(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。
移动通信正在从人和人的连接,向人与物以及物与物的连接迈进,万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上,相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术,移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性,能够带来更加丰富的应用场景,理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术,45G除了具有高达1Gbps的峰值速率,还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数,支持海量M2M连接以及更低时延,将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。
对于电信运营商而言,车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生海量连接,远远超过人与人之间的通信需求。
NB-IoT具备四大特点:一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。[1]
NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IOT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。[4]
因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势,使其可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。3GPP标准的首个版本预计在今年6月发布,到时候将有一批测试网络和小规模商用网络出现。
目前包括我国运营商在内诸多运营商在开展NB-IoT和研究。就NB-IoT的发展现状,余泉详细阐述了三个精彩观点:一是NB-IoT是蜂窝产业应对万物互联的一个重要机会。二是NB-IoT要成功必须要建立开放产业平台。三是2016年是NB-IoT产业非常关键的一年,标准、芯片、网络以及商用应用场景都会走向成熟。
转向窄带物联网
对于LPWA网络所用到的窄带物联网(NB-IoT),运营商业已达成共识,应使用授权频谱,采用带内、防护频带独立部署。这一新兴技术可以提供广域网络覆盖,旨在为吞吐量、成本、能耗都很低的海量物联网设备提供支撑。
2015年11月,数家全球主流运营商联合设备商、芯片厂商和相关国际组织,在香港举办NB-IoT论坛筹备会,旨在加速窄带物联网生态系统的发展,成员包括中国移动、中国联通、Etisalat、LG Uplus、意大利电信、Telefonica、沃达丰、GSMA、GTI、华为、爱立信、诺基亚、高通和英特尔。六家运营商成员还宣布,将在全球成立六个窄带物联网开放实验室,聚焦窄带物联网业务创新、行业发展、互 *** 作性测试和产品兼容验证。
目前,运营商已经在客户中展开预标准NB-IoT技术试点工作。例如,德国电信和沃达丰已经采取行动,利用现有基站进行预部署试点,预计试商用部署在2016年下半年进行,正式商用将从2017年初开始。
沃达丰的Ibbetson表示,对3GPP标准的整合充满信心,但他也指出这一过程缓慢而艰难。“希望窄带物联网能在2016年3月份前成为独立标准,同时我们需要尽快决定使用哪个频段。”
华为也希望相关标准能尽快得到确认,这样行业才能启动大规模的物联网部署。胡厚昆指出:“华为在技术方面已经准备就绪,希望能尽快抓住窄带物联网的机遇。”
窄带物联网具有四大优势:电池寿命长(超过十年)、成本低(每个模块不足5美元)、容量大(单个小区能支持10万连接)、覆盖广(能覆盖到地下)。
Ibbetson认为:“如果产业链不能将单模块成本降到两三美元以下,实现大规模应用,NB-IoT市场就做不起来。我们需要从全局角度出发,以极低的成本将物联网模块嵌入设备中。”
胡厚昆也认为,要想刺激NB-IoT大规模发展,通信模块成本必须低于5美元。如果成本降到1美元以内,则会带来爆发式增长。
即将步入爆发期
随着网络连接、云服务、大数据分析和低成本传感器等所有核心技术的就绪,物联网已经从萌芽期步入迅速发展的阶段,大多数分析师对此都表示认可。
埃森哲亚太区高科技和电子产业主管David Sovie指出,每个CIO都应尽快制定物联网发展策略,否则将会在竞争中落败。IBM研究院物联网全球战略计划主管Wei Sun表示,IBM各行各业的大客户都在探索物联网产品和服务。
越来越多的行业已经在使用物联网技术提高效率,提升客户满意度并降低运营成本。例如,汽车零部件、家用电器及安全系统制造商博世已经将很多产品线连接起来,并从移动互联技术,尤其是车联网领域的崛起中直接获益。
在医疗领域,飞利浦已经开发了多款电子医疗应用,包括一款供慢性病患者使用的贴片。该贴片使用传感器实时收集患者健康数据,并传输到云平台,医护人员可以对数据进行监控,并适时采取医疗干预措施。
飞利浦数字加速项目主管Alberto Prado指出,设备和系统的互 *** 作性是数字医疗行业崛起的关键。随着协作护理模式日益盛行,未来的医疗必然将整合所有资源,并以主动预防为主。
为了迎接物联网领域的巨大机遇,整个产业不仅需要推动技术创新,还需要推动商业模式创新和跨行业协作。由于用例、应用和商业模式纷繁多样,物联网市场将比移动市场更加碎片化。
胡厚昆表示:“这将有赖于产业链上不同的利益相关者精诚合作。在物联网时代,运营商需要将关注的重点由管理技术扩展至管理整个生态系统。整个行业正处在紧要关头,运营商需要立即行动起来,抓住这一新的蓝海机遇。”[4]
NB-IoT亟需开放的平台
“NB-IoT产业生态系统正在快速成长,它更需要运营商与IoT相关产业参与者精诚合作,携手共进。”谈及NB-IoT落地的挑战,余泉介绍。
就在MWC2016举办前一天,GSMA联合企业各方举办全球首届NB-IoT峰会,并在会上成立NB-IoT forum。该联盟成员包括全球主流运营商、网络设备厂家以及主要芯片模组厂家等诸多产业链企业。
余泉强调,有超过20家垂直行业企业参加了此次峰会,这是非常可喜的开端。“当然垂直行业供应商可能不是几十家,而是几千家,业界还有很多的工作要做。”余泉以智能抄表行业为例表示,目前家庭拥有水表、电表、煤气表以及暖气表等很多表,这些背后的企业很多。
如此多的参与方,会出现大量协同方面的问题,业界需要一个开放的平台加速产业的前进步伐。而且,新标准制定需要开放平台去推动。
对此,诸多运营商联合包括华为在内的电信设备商一起搭建了Open Lab。据悉,借助Open Lab,垂直行业厂家就能很轻松地在实际现网上验证自身的物联网应用、网络以及商业模式。

物联网Nbiot的参数有基站小区标识、中心频点、物理小区标识、信噪比、信号与干扰加噪声比、参考信号接收质量、参考信号接收功率、信号强度、信号功率、总功率、终端发射功率、覆盖增强等级。
窄带物联网(Narrow_and_nternet_f_hings,_B-IoT),NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。
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。


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