⑴ 什麼是窄帶物聯網,與物聯網的區別是什麼,主要用在哪些方面
物聯網(IoT)已經開始走入現實,到 2020 年,預計將有數十億的服務和設備實現隨時隨地互聯。智能家居、可穿戴設備、智慧城市、智慧醫療、智慧交通、智慧農業和智能儀表等等,各種新應用層出不窮,推動新業務模式飛速發展。
為了支持物聯網的進一步發展,移動行業開發了新的無線接入技術,其中包括低功耗廣域網(LPWAN)。這項技術能夠更好地支持這些設備和其應用的特徵和要求。
3GPP 在 2014 年開始推動一項標准化任務,窄帶物聯網(NB-IoT)是這項工作的成果。作為 3GPP 第 13 版標準的一個組成部分,窄帶物聯網技術規范的首個版本在 2016 年 6 月凍結並發布,旨在支持具有以下要求的類似應用:
– 優化在現有 LTE 空中介面之上的網路體系結構
– 更佳的部署靈活性
– 擴大的室內覆蓋范圍(與 GSM 相比 +20 dB)
– 支持數量龐大的雙向通信設備(數據傳輸速率僅為幾十 kbps)
– 低成本設備(單價低於 5 美元)
– 低功耗(電池使用壽命超過 10 年)
窄帶物聯網是一種新型無線接入技術,雖然與現有的 3GPP 設備不兼容,但是其繼承了 LTE 的很多特徵,例如頻帶、物理層基礎、參數值定義和高層復用(NAS、RRC、RLC 和 MAC 過程)。但是,必須注意的是,因為其帶寬減少到 180 kHz(加上防護頻帶為 200 kHz),所以需要創建與 LTE 不同的新物理信道和程序。
與其他物聯網技術一樣,此應用的終極目標就是更大的覆蓋范圍和更低的功耗。為了減少設備復雜性和成本,它不支持很多基礎 LTE 功能,例如空間復用、載波聚合、演進的多媒體廣播組播業務(eMBMS)和雙連通性。也不支持高層服務,例如 IP 多媒體子系統(IMS)。
在現有 LTE 空中介面之上優化的網路體系結構
雖然窄帶物聯網與現有 3GPP 設備不兼容,但它仍然繼承了很多 LTE 特徵,例如物理層基礎和高層體系結構。
唯一實現標准化的雙工模式是頻分雙工(FDD);因此,上行鏈路和下行鏈路使用不同的頻率。目前,窄帶物聯網沒有時分雙工(TDD)版本,而 3GPP 在短期內也沒有計劃定義該版本。
為了減少設備復雜性和成本,3GPP 制定了三個主要的設計決策。首先,窄帶物聯網遵照半雙工設計,這樣就無需使用昂貴的雙工器濾波器來分離發射和接收鏈路;您可以使用開關代替。其次,不支持 MIMO,特別是空間多路復用技術,因此用戶設備(UE)僅需要實施一個接收機鏈路。最後,非常重要的一點是,信道帶寬僅為 180 kHz,這減少了整體平台成本。
總之,窄帶物聯網 NB IoT 是一項新興的 3GPP 窄帶無線技術,其優點是可以充分利用現有的蜂窩基礎設施。這項新技術將促使物聯網實現長足增長,在不同領域催生各類物聯網應用。