窄带物联网(NB-IoT)技术构架详解

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。物联网对连接的要求与传统蜂窝网络有着很大不同,窄带物联网(NB-IoT)技术作为物联网领域一个新兴的技术,便是在物联网的应用需求下应运而生的。如今,NB-IoT技术被广泛应用到农业、工业、政府和生活当中,那么NB-IoT技术的架构到底是什么样的呢?

一、NB-IoT技术构架图

典型的窄带物联网架构为三层,由下而上分别是感知层、网络层、应用层。

窄带物联网(NB-IoT)技术构架详解

感知层:由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。如果将NB-IoT比喻成为人的话,感知层就是眼睛、鼻子、耳朵、皮肤等感觉器官。

网络层:由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。窄带物联网网络层相当于人的神经系统,传输各种信号。

应用层:是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。物联网的应用层相当于人的大脑,负责分析和处理各种数据。

二、NB-IoT技术的优点

1、广覆盖:NB-IOT室内覆盖能力强,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。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求,对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。

2、强链接:在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。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结构。这就意味着我们可以在一个不太大的空间,放置更多设备而互相又不会有干扰。

3、低功耗:NB-IoT模块可以工作在3种状态,以便节约功耗。在PSM模式下最大耗流为 5uA,在IDLE模式下大约为6mA。根据TR45.820的仿真数据,5Wh的电池每天发送200bytes的数据,预计可使用12.8年。故可用于开发置于高山荒野偏远地区的各类传感器监测设备。

4、低成本:NB-IOT无需重新建网,射频和天线基本上都是通用的。无论是模块成本,还是供电、通讯运营成本都比其他无线终端便宜。随着NB-IoT的发展,单个连接模块的预期价格不超过5美元,甚至会低至2美元。近期,电信发布了首个NB-IoT的包年套餐,只需要20元。

三、NB-IoT技术应用场景

NB-IoT技术可广泛可应用于机房、机站动力、环境监控系统,低压配电监控系统,电能数据监控系统,工厂机器设备、生产线运行状态监控系统,生产信息采集系统等无线监测与预警。也应用于油田、油井、气田,蒸汽管道、供暖管道,水泵房,冷藏、仓储,农业大棚、养殖等环境数据实时监测与预警。

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