5G很遙遠 但NB-IoT已成物聯(lián)網(wǎng)當紅辣子雞

　　NB-IoT 全稱(chēng)是窄帶物聯(lián)網(wǎng)，可直接在現有的 GSM、UMTS 或 LTE 網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行部署，占用極低的帶寬來(lái)連接大量低功耗設備，實(shí)現降低成本和平滑過(guò)渡的目標，目前已經(jīng)是萬(wàn)物互聯(lián)概念中的重要分支。

　　NB-IoT，也被稱(chēng)為 LTE Cat NB1，它可以以更智能的方式來(lái)連接數十億臺設備。它具有極高的性?xún)r(jià)比，支持低成本設備所設備的低功耗連接，并提供更寬廣的覆蓋范圍。作為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)規模經(jīng)濟的有效可行理論，低功耗廣域網(wǎng) (LPWA) 技術(shù)幾乎能夠覆蓋所有地方，并且能夠和現有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )兼容運作。

　　新型 MTC(機器型態(tài)通訊)應用的主要需求就是，部署低功耗、覆蓋更廣范圍、為低成本設備高效供電、匹配各家運營(yíng)商不同頻段的無(wú)線(xiàn)電接入網(wǎng)絡(luò )。通常情況下，這些 MTC 應用包括智能計量、物業(yè)監控、農業(yè)、船隊和物流管理等等領(lǐng)域。雖然這些設備所產(chǎn)生的數據往往非常小，但它們通常安裝在信號覆蓋的盲區，例如森林、農場(chǎng)或者地下室，現有的短距離通信網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò )都無(wú)法覆蓋這些區域，而NB-IoT就是為解決這一問(wèn)題而問(wèn)世的。

　　在授權的頻譜下工作，更能確保覆蓋率和性能，但運行在未授權頻譜下容易出現各種不可控風(fēng)險，會(huì )對網(wǎng)絡(luò )中運行的諸多設備整體性能產(chǎn)生影響。

　　電池和覆蓋性能

　　網(wǎng)點(diǎn)密度和鏈路預算是影響移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )覆蓋率的兩大主要因素。相比較 GPRS、WCDMA 和 LTE 等技術(shù)，NB-IoT 的鏈路預算多 20dB，而且能夠在更低的數據覆蓋情況下運行。

　　通信技術(shù)的鏈路預算對比：

　　20dB 的改進(jìn)同時(shí)也意味著(zhù)在某些方面做出犧牲，例如降低對 MTC 應用的要求，但也帶來(lái)了很多的優(yōu)勢。NB-IoT 能夠滿(mǎn)足速率延遲和電池壽命的需求。壽命取決于高效設備如何切換進(jìn)入「睡眠模式」，從而在閑置狀態(tài)下關(guān)閉電池的部分元件。

　　與 LTE 相同，NB-IoT 使用兩個(gè)主要的 RRC 協(xié)議狀態(tài)：

　　● RRC_idle：節省用于發(fā)送測量報告的電力和資源

　　● RRC_connected：設備直接發(fā)送和接收數據

　　NB-IoT 設計靈活性

　　特別需要指出的是，NB-IoT 技術(shù)能夠提供一定范圍的數據傳輸速率。這取決于信道質(zhì)量，或者信噪比和指定區域(帶寬)的資源數量。此外，每個(gè)設備也有自己的功率預算，而且數臺設備能夠整合功率。

　　除了帶寬的影響因素之外，在某些情境中 NB-IoT 設備更容易受到信號強度的影響。這些設備可以在不損失性能的情況下，通過(guò)將傳輸能量聚集形成更窄的帶寬，進(jìn)而為其他設備節省了更多帶寬資源。而且 NB-IoT 傳輸的并非資源塊，而是多頻傳輸或者子載波。NB-IoT 的帶寬為 15kHz，而資源塊的有效帶寬為 180kHz，它由12個(gè)帶寬為15kHz的子載波組成，兩者存在顯著(zhù)差異，。

　　無(wú)論信號強弱，針對信號覆蓋范圍內的不同情況，我們都可以通過(guò)增加帶寬的方式來(lái)提升數據傳輸速度。通過(guò)給設備分配多頻或者子載波，數據傳輸速度最高可提升 12 倍。在這種理想狀態(tài)下，設備處于強信號覆蓋范圍內，數據的傳輸速率也是非常的快。而在現實(shí)環(huán)境下，最佳狀態(tài)是 NB-IoT 設備周?chē)忻芗幕?，或者大部分設備位于原始 LTE 覆蓋范圍內。

　　值得注意的是，在設計 NB-IoT 的時(shí)候就要求良好的復用性，并能適應各種傳輸速率。3GPP(標準化機構)提出的設計目標容量是每戶(hù)人家 40 臺設備，或者是每個(gè)小區 52200 個(gè)(以倫敦城市為例);而在模擬運行中，每個(gè)小區能夠連接 200，000 臺設備，是原定目標的 4 倍。顯然，在正式發(fā)布的時(shí)候 NB-IoT 將會(huì )滿(mǎn)足數據傳輸速率的要求。

　　關(guān)于設備

　　要部署大規模傳感器顯然離不開(kāi)通信模組。不同參數(如溫度和濕度)的監測和反饋過(guò)程必須要經(jīng)過(guò)優(yōu)化。對于重度依賴(lài)傳感器的場(chǎng)景應用，數據傳輸速率以及延遲都應該更低，NB-IoT 能夠滿(mǎn)足這些需求。NB-IoT 設備已經(jīng)證明了能夠在更低峰值的物理層數據傳輸(100-200kbps 范圍)中工作，甚至能夠支持單頻傳輸。此外 NB-IoT 設備還有其他優(yōu)勢。例如 LTE MBB 需要兩根天線(xiàn)，而 NB-IoT 只需要一根接收天線(xiàn)。

　　窄帶(NB-IoT 為 200kHz，而其他技術(shù)從 1.4MHZ 到 20MHZ 不等)的另一個(gè)優(yōu)勢，是數模轉換的復雜度、信道估計和更低的緩沖。

　　NB-IoT 要連接萬(wàn)物

　　● 智慧城市：

　　花更少的錢(qián)來(lái)追蹤城市各方面的需求。NB-IoT 和 LTE 讓控制路燈、免費停車(chē)位、環(huán)境條件等成為可能。正如上文中所提及的，NB-IoT 通訊模塊具備極具競爭力的價(jià)格優(yōu)勢。這些模塊，售價(jià)預估在 5 美元左右。

　　● 智能樓宇：

　　NB-IoT 能夠為建筑的寬帶連接提供支持。使用 LPWA 網(wǎng)絡(luò )直接連接傳感器到監控系統中，從而增強安全。

　　● 計量：

　　智能計量的主要需求是網(wǎng)絡(luò )覆蓋。有些時(shí)候，儀表需要安裝到偏遠的農村地區或者地下。通過(guò)常規和小數據傳輸，NB-IoT 能夠很好的監控燃氣表和水表。

　　● 消費市場(chǎng)：

　　Cat M1，有時(shí)候稱(chēng)之為 NB-IoT 替代者。兩項技術(shù)都能支持大規模傳感器，支持各種活動(dòng)程度的數據連接。對于消費者來(lái)說(shuō)，可穿戴設備是物聯(lián)網(wǎng)的基石。物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)主要挑戰是如何探索出可持續的商業(yè)發(fā)展模型。相比較重新生產(chǎn)，傳感器和設備的維護費用可能會(huì )更貴。

　　小結

　　希望到這里你已經(jīng)對 NB-IoT 有了更深入的了解，知道它是如何運作，又和其他 LPWAN 的技術(shù)有什么差別。全新的物聯(lián)網(wǎng)規劃將會(huì )在更好的網(wǎng)絡(luò )和設備下啟動(dòng)，幫助創(chuàng )造一個(gè)極具吸引力的業(yè)務(wù)。