5分鐘看懂NB-IoT技術(shù)
最近三大運(yùn)營(yíng)商和媒體都在談?wù)揘B-IoT,究竟這項(xiàng)技術(shù)為什么這么受關(guān)注,這個(gè)技術(shù)究竟能用來(lái)干什么?這篇文章讓您在5分鐘之內(nèi)看懂NB-IoT。
NB-IoT是什么
為了應(yīng)對(duì)日漸強(qiáng)烈的物聯(lián)網(wǎng)需求,于是國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP決定制訂一個(gè)新的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(CIOT:Cellular Internet of Thing)的標(biāo)準(zhǔn)。
這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)要實(shí)現(xiàn)四個(gè)目標(biāo):
超強(qiáng)覆蓋,相對(duì)于原來(lái)GPRS系統(tǒng),增加20dB的信號(hào)增益
超低功耗,終端節(jié)點(diǎn)要能達(dá)到10年的電池壽命
超低成本,終端芯片的目標(biāo)定價(jià)為1美元,模塊定價(jià)為2美元
超大連接,200kHz小區(qū)容量可達(dá)100k用戶設(shè)備
針對(duì)這些目標(biāo),很多通信公司及運(yùn)營(yíng)商都提出了自己設(shè)計(jì)的空中接口的建議方案,希望被3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織采納為正式標(biāo)準(zhǔn)。在2015年9月的RAN #69會(huì)議上,經(jīng)過(guò)一番激烈PK,最終確定了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的空中接口方案為NB-IoT。
這個(gè)NB-IoT空口標(biāo)準(zhǔn)是由華為、高通、沃達(dá)豐主導(dǎo)的NB-CloT建議以及愛立信、諾基亞主導(dǎo)的NB-LTE建議融合而成,其中NB-CIoT的成分要更多一些,換句話說(shuō)就是華為和高通在NB-IoT領(lǐng)域所擁有的核心專利數(shù)量更多。
NB-IoT關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)
NB-IoT是一個(gè)空中接口標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要是在終端與基站eNB之間的約定,包括物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的一些設(shè)計(jì)規(guī)定。
考慮到與LTE的兼容性,NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)與LTE的空口標(biāo)準(zhǔn)有很多相同或相似之處。比如NB-IoT沿用LTE定義的頻段號(hào),Release 13為NB-IoT指定了14個(gè)頻段。
NB-IoT的多址技術(shù),上行采用SC-FDMA,下行采用OFDMA;下行發(fā)射功率為43dBm, 上行為23dBm。調(diào)制方式以QPSK和BPSK為主。
Release 13 NB-IoT僅支持FDD半雙工type-B模式,F(xiàn)DD意味著上行和下行在頻率上分開,半雙工意味著UE不會(huì)同時(shí)處理接收和發(fā)送。
CIoT接入網(wǎng)架構(gòu)圖
CIoT的接入網(wǎng)構(gòu)架與LTE一樣,沒(méi)有改變。eNB同樣是通過(guò)S1接口連接到MME(Mobility Management Entity)和S-GW(Serving GateWay)。如果要說(shuō)CIoT接入網(wǎng)與LTE有何不同,那就是S1接口上傳送的是NB-IoT消息和數(shù)據(jù)。
NB-IoT如何實(shí)現(xiàn)低功耗
NB-IoT比起GPRS來(lái)說(shuō),最大的特點(diǎn)是低功耗。除了本身NB-IoT的傳輸速率比較低以外,NB-IoT引入了eDRX省電技術(shù)和PSM省電模式,也是省電的主要原因。
在PSM模式下,NB-IoT終端仍舊注冊(cè)在網(wǎng),但不接受信令,從而使終端更長(zhǎng)時(shí)間駐留在深睡眠以達(dá)到省電的目的。
另外eDRX省電技術(shù)延長(zhǎng)終端在空閑模式下的睡眠周期,減少信號(hào)接收單元不必要的啟動(dòng)??偟膩?lái)說(shuō),這些措施就是讓終端的睡眠時(shí)間更多,睡眠質(zhì)量更好,從而功耗也就更低。
NB-IoT如何部署
NB-IoT占用180KHz帶寬,這與在LTE幀結(jié)構(gòu)中一個(gè)資源塊的帶寬是一樣的。NB-IoT有以下三種可能的部署方式:
1)獨(dú)立部署(Stand alone operation)
適用于重耕GSM頻段。GSM的信道帶寬為200KHz,這對(duì)NB-IoT 180KHz的帶寬足夠了,兩邊還留出來(lái)10KHz的保護(hù)間隔。
2)保護(hù)帶部署(Guard band operation)
適用于LTE頻段。利用LTE頻段邊緣的保護(hù)頻帶來(lái)部署NB-IoT。
3)帶內(nèi)部署(In-band operation)
適用于LTE頻段。直接利用LTE載波中間的資源塊來(lái)部署NB-IoT。
NB-IoT的應(yīng)用
對(duì)于遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸,LTE網(wǎng)絡(luò)以及未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)可以滿足這方面的需求;而對(duì)于遠(yuǎn)距離低速數(shù)據(jù)傳輸,特別是非實(shí)時(shí)低頻次數(shù)據(jù)傳輸,則是NB-IoT系統(tǒng)的用武之地。
NB-IoT非常適合應(yīng)用于無(wú)線抄表(Metering)、傳感跟蹤(Sensor Tracking)這些領(lǐng)域,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這些領(lǐng)域的實(shí)施,可以大大降低管理成本,讓網(wǎng)絡(luò)管理者可以隨時(shí)掌握各種運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。
隨著三大運(yùn)營(yíng)商在國(guó)內(nèi)積極推進(jìn)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),以及NB-IoT芯片的成本降低,我們將會(huì)看到越來(lái)越多NB-IoT的應(yīng)用落地。
雖然NB-IoT技術(shù)面臨著像LoRa技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng),但在國(guó)內(nèi),我相信NB-IoT技術(shù)一定會(huì)成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的最主流技術(shù)。