NB-IOT网络的组成及其应用介绍

nb-iot的全称是narrow band-internet of things,是基于蜂窝网络的窄带物联网技术,聚焦于低功耗广域网,支持物联网设备在广域网的蜂窝数据连接,可直接部署与lte网络,可降低部署成本和实现平滑升级,是一种可在全球范围内广泛应用的一门物联网技术,他的特点可以概括为:广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特性。
nb-iot,是基于3gpp组织定义的国际标准,可在全球范围内部署,基于授权频谱的运营、nb-iot技术来源于电信运营商,通信设备商以及芯片设计商的共同努力,早期,华为和沃达丰主导了nb-m2m技术,高通等联合主导的nb-ciot技术,以及mtk等主导的nb-lte技术,其中,nb-lte以及nb-ciot等之间存在着较大差异,终端无法平滑升级,相关非标准基站也存在退网风险。最后从大局出发,把nb-ciot以及nb-lte等相关技术融合,最终形成了nb-iot国际标准。标准化工作的完成使全球运营商有了基于标准化的物联网专有协议,同时也标志着nb-iot进入模块化商用阶段,在5g商用前的节点期以及未来5g商用后的低成本、低速率市场,nb-iot将有很大的空间。
nb-iot网络由以下单元组成:
1、核心网:
为了将物联网数据发送给应用,蜂窝物联网(ciot)在eps定义了两种优化方案:分别如下:
ciot eps用户面功能优化(user plane ciot eps optimisation)
ciot eps控制面功能优化(control plane ciot eps optimisation)
对于ciot eps用户面功能优化,物联网数据传送方式和传统数据流量一样,在无线承载上发送数据,由sgw传送到pgw再到应用服务器。因此,这种方案在建立连接时会产生额外开销,不过,它的优势是数据包序列传送更快。
这一方案支持ip数据和非ip数据传送。
对于ciot eps控制面功能优化,上行数据从enb(ciot ran)传送至mme,在这里传输路径分为两个分支:或者通过sgw传送到pgw再传送到应用服务器,或者通过scef(service capa- bility exposure function)连接到应用服务器(ciot services),后者仅支持非ip数据传送。下行数据传送路径一样,只是方向相反,这一方案极适合非频发的小数据包传送。
2、接入网:
nb-iot的接入网构架与lte一样。
3、频段:
nb-iot沿用lte定义的频段号,release 13为nb-iot指定了14个频段
物联网的部署方式
1)独立部署(stand alone operation)
适合用于gsm频段,gsm的信道带宽为200khz,这刚好为nb-iot 180khz带宽辟出空间,且两边还有10khz的保护间隔。
2)保护带部署(guard band operation)
利用lte边缘保护频带中未使用的180khz带宽的资源块。
3)带内部署(in-band operation)
利用lte载波中间的任何资源块。
nb-iot占用180khz带宽,这与在lte帧结构中一个资源块的带宽是一样的。所以,以上三种部署方式成为可能。
nb-iot应用场景:
随着物联网技术的不断成熟,物联网的不断商用,nb-iot由于自身的特性,各种基于nb-iot技术的应用案例在各个领域中逐渐涌现出来,智慧城市概念的提出,nb-iot也在其中扮演着重要角色:比如
1:智能路灯:
城市中的每个路灯,都应实现自动化单元控制,具备依环境调光、遥控开关、参数监测、故障监测等功能。通过智能路灯系统可以进行多点控制、数据采集、等动态节点等功能,进而节约城市路灯的综合用电,节省人力物力。以及降低维护成本。
2:智能表计:
nb-iot技术将助推智能表计的快速演进,这些智能表计在数据传输方面不需要任何中介环节,从仪表直达数据平台,所有的调试完全在后台服务器完成,方便直接管控和阶梯定价。关键在于nb-iot是基于运营商的可运营网络。其信号比小无线更加稳定可靠。功耗更低。
3:智慧井盖:
通过内置的智能监控设备,平台可实时监测到井盖开合状态、井上路面积水、井下水位等情况,并进行动态分析。一旦出现异状、险情,比如井盖意外开了、井下水位超过预警值等,平台将自动将警情发送给管理人员,便于他们快速找到问题井盖的位置、及时处理,以防发生安全事故。此外,为了有效保护监测设备,每个智慧井盖还设有智能锁,非授权人员无法打开。
4:智能楼宇:智能锁
通过“nb-iot智能门锁+云平台+大数据”有效解决了公寓管理中的多个难点痛点,租户办理入住时可一站式录入个人身份信息及指纹特征,随后云平台通过nb-iot网络和加密算法下发到与租房合约匹配的智能锁上,租户即可凭身份证和指纹开锁,开锁记录同步到云平台用于加强管理。云平台还提供了多种智能分析工具与大数据可视化工具,让管理人员可快速对所有物业进行远程管理。
nb-iot方案、nb项目的应用产业已经是全球化趋势,受到了越来越多的模块厂家以及方案设计厂家普遍关注,未来会进一步在智慧城市、智能交通、环保物联网、农业物联网、消防物联网等行业中大展身手。

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