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2020-09-24   来源:经典散文

关于NB-IoT,这四十个问题经典回答
篇一:nb-iot,wi

关于NB-IoT,这四十个问题经典回答

本文将对NB-IoT、NB-IoT技术以及NB-IoT产业链三方面来梳理NB-IoT问题清单并作出了相应的联盟答案。

该部分分享的是物联网各垂直应用领域里,NB-IoT技术的部署,看看适合NB-IoT技术的垂直应用场景有哪些?垂直应用服务商又该如何部署?

1 NB-IoT适合的垂直应用场景有哪些?

2 NB-IoT垂直应用领域的部署成本是什么?

NB-IoT垂直应用领域的部署成本包含硬件成本、网络成本、安装成本、服务成本。若想实现应用领域的规模化,必须降低部署成本。

3 垂直应用领域对NB-IoT的关注点在哪里?

NB-IoT技术可满足对低功耗、长待机、深覆盖、大容量有所要求的低速率业务,更适合静态业务、对时延低敏感、非连续移动、实时传输数据的业务场景。

自主异常报告业务类型:如烟雾报警探测器、设备工作异常等,上行极小数据量(十字节量级),周期多以年、月为单位。

自主周期报告业务类型:如公共事业的远程抄表、环境监测等,上行较小数据量(百字节量级),周期多以天、小时为单位。

远程控制指令业务类型:如设备远程开启/关闭、设备触发发送上行报告,下行极小数据量(十字节量级),周期多以天、小时为单位。

软件远程更新业务类型:如软件补丁/更新,上行下行较大数据量需求(千字节量级),周期多以天、小时为单位。

4 NB-IoT的芯片厂家有哪些?

华为海思、Qualcomm、Intel、RDA、简约纳、MTK、TI、SEQUANS、MARVELL、NODRIC、中兴微等。

NB-IoT芯片商主要来自GSM/LTE Modem公司,也有类似WiFi/BT的MCU公司。未来,更多的NB-IoT芯片厂商会介入,预计在2017年Q3进入价格竞争状态。

5 电力抄表是否青睐NB-IoT?

电力抄表的场景分为用户侧通信和配网通信系统。电力负荷监控系统频段采用230MHz+1.8GHz的TD-LTE专网。

用户电表的远程抄表采用过很多技术,包括GPRS、3G、LTE、PLC、Zigbee、433MHz等等,抄表频率的目标是15分钟一次采集和上传,每天96个点,以便实现电网的在线监测控制。

中国等居住集中的地方主要是采用集中式抄表,主要有电力光纤集抄和GPRS集抄(占比超过50%),欧美等居住分散的地方主要采用独立抄表。由于电力抄表供电不是问题,数据量相对较大,目前尚未体会到电力抄表利用NB-IoT的迫切需求。

6 水表抄表是否青睐NB-IoT?

预计2016 年全球智能水表安装数将上升到3250万只,占全部水表的比例将超过30%。目前,中国智能水表安装比例仅为15%,预计从2016年起年均复合增长率超过30%。 水表的增量市场大多采用M-Bus总线通信。水表的存量市场是无线水表的机会。无线水表的施工简单,因功耗、信号覆盖和电池寿命的问题,迫切需要NB-IoT技术来解决现实的问题。

7 气表抄表是否青睐NB-IoT?

气表对安全性要求较高,需要测试时间1-2年。现阶段,燃气表计开始大量使用GPRS通信,一周抄一次,一年资费约6元人民币。

目前,自动抄表成本高于人工成本,但燃气面临阶梯定价的问题。因功耗、信号覆盖和电池寿命的问题,迫切需要NB-IoT技术来解决现实的问题,但前提是解决安全性测试问题。 8 智能停车是否青睐NB-IoT?

场库停车已经有很多技术手段的落地应用,各有特色,目前的难题是通信网络覆盖问题。 占道停车方便了车主停车,但不利于道路通行,超大城市的占道停车位置呈现减少的趋势。占道停车通常是采用人工收费、POS机收费、地磁车检器辅助收费等方式。

NB-IoT技术用于车检器,可以几年不用更换电池、网络覆盖到位、节省人工成本、减少道路拥堵、培养良好的停车习惯等。

9 智慧路灯是否青睐NB-IoT?

智慧路灯属于市政工程,供电不是问题,主要是资费。目前主要是路段管理。也有单灯管理,采用PLC+GPRS方式通信,因网关固定位置,对信号覆盖要求高。综合性的智慧路灯,因需要WiFi覆盖,采用LTE通信。

NB-IoT的网络覆盖优势加上资费的优势,可渗透到单灯管理的系统中。

10 电梯物联网是否青睐NB-IoT?

电梯的控制箱大多是在楼顶,通过接入CAN总线来获取数据。有采用GPRS单独通信的模式,也有采用Zigbee+GPRS的组网模式。因电梯的独立性和高值特性, NB-IoT的网络覆盖优势,可方便管理固定资产。

11智慧物流是否青睐NB-IoT?

高值物品跟踪通常采用M2M+GNSS的模式,主要用于集装箱锁、钱箱、疫苗箱等领域。为了保证1~3个月的工作时间,需要很大的电池供电。

NB-IoT技术可解决低功耗问题,但需要建立在网络覆盖到位,并且全球漫游接入。 12 农业物联网是否青睐NB-IoT?

农业物联网通常采用M2M、Zigbee、433MHz、WiFi、有线等方式,主要问题集中在网络覆盖、供电和成本方面。

NB-IoT技术和传感器结合,全密封外壳,低成本、散布在田野、水下、山林,只要网络覆盖到位,可辅助农业生产上升一个大台阶。对于城郊和一些覆盖到位的区域, NB-IoT可大大提升水产养殖、大棚、花卉等高附加值的农业生产流通领域。

13智能制造是否青睐NB-IoT?

目前很多大型厂区的无线信号覆盖很差,有线通信方式实施困难或成本太高,要实现智能制造的目标,必须保证关键设备和仪器仪表等进行物联网通信。

NB-IoT的网络覆盖能力,配合厂区的光纤网络、宽带网络等,打造一套简单行之有效的全网覆盖能力,这是实现智能制造的基础。

14垃圾桶是否青睐NB-IoT?

垃圾桶具有数量多、分布广、环境差、分类实施难等特点。浙江在试点智能垃圾桶的应用,新加坡和欧洲一些城市采用NB-IoT技术部署垃圾桶。大多数的出发点是监测垃圾桶的满箱,辅助指导垃圾车的行驶路线,以节省司机数量和车辆油耗。

目前来看,国外部分国家因为路线较长、人力较贵等因素,通过NB-IoT来实现垃圾桶的自动化管理。但国内较难实施。

15消防栓是否青睐NB-IoT?

目前,水务公司为了让消防栓的浪费率从30%降低到10%,在消防栓的大栓盖增加GPRS通信功能,便于对消防栓的偷漏水进行平台化管理。因功耗、信号覆盖和电池寿命的问题,迫切需要NB-IoT技术来解决现实的问题。

16智能家居是否青睐NB-IoT?

智能家居的不温不火主要是因为家庭网络覆盖问题,必须通过网关,加上品牌因素、客服因素、工程因素等导致尚未火爆便进入偃旗息鼓阶段。NB-IoT技术可摆脱家庭网关的依赖,独立终端加上城市网络覆盖到位,会衍生出较好的智能家居产业。比较适合白色家电厂家对自身产品的全生命周期管理。

17可穿戴智能设备是否青睐NB-IoT?nb-iot,wi。

独立可穿戴设备迫切需要NB-IoT技术,尤其是长期的慢病监测、老人小孩和宠物的跟踪管理,因其不依赖智能手机,可以几年不用充电,可以不丢失数据,可以做到易抛型,可以解决目前依赖WiFi、蓝牙通信手段的多种弊端。

18智能建筑是否青睐NB-IoT?

智能建筑的能耗分项计量、环境监测、大型固定资产管理等,比较适合NB-IoT技术。各种表计、空调、灯光、报警、温湿度、环境参数、地下空间、管道管廊等等, NB-IoT可简化现有体系的复杂度。

19报警探测器是否青睐NB-IoT?

NB-IoT技术详解
篇二:nb-iot,wi

为了达到涵盖范围延伸(Coverage Enhancement, CE)以满足布建在细胞(Cell)边缘或地下室等信道质量较低的NB-IoT UE,基地台与NB-IoT UE之间透过采用较少数量的子载波(Subcarrier)与将欲传递的数据作重复传送以利于接收端提高正确解出数据的成功率。依照目前规格的规范,在随机存取(Random Access)信道、控制信道与数据信道所传递之讯息的重复传送次数最高可高达128、2,048与2,048次。

三种运行模式各有发挥 灵活运用频段资源

涵盖范围延伸(Coverage Enhancement Level, CE Level)共分为三种等级,分别为达到可对抗最大耦合损失(Maximum Coupling Loss, MCL)为144dB、154dB、164dB的讯号能量衰减。基地台与NB-IoT UE间会根据所在的CE Level来选择相对应的讯息重复传送次数。

另一方面,为了使营运商能灵活地使用LTE频段或非LTE频段来布建NB-IoT系统以及考虑到对LTE系统的兼容性,单一载波带宽被限制为180KHz,相当于一个PRB(Physical Resource Block)的带宽。

NB-IoT支持在频段内(In-Band)、保护频段(Guard Band)以及独立(Stand-alone)共三种运行模式。In-Band运行是利用LTE载波(Carrier)内的PRB进行数据传输,Guard Band运行是利用LTE载波内的Guard Band来进行数据传输,Stand-alone运行则是使用非LTE频段的载波来进行数据传输。为了提高NB-IoT的市场需求性,三种运行模式的设计具有一致性,但In-Band与Guard Band两种运行模式则需特别考虑到对LTE系统的兼容性。NB-IoT所支持的最速率(Data Rate)在上行(Uplink)为64Kbit/s,下行(Downlink)为28Kbit/s。

目前正值标准讨论中的阶段,接下来我们将针对物理层与接口访问控制层受影响的信道设计、功能与程序做介绍。由于截稿前,NB-IoT第十三版本的规格尚在RAN大会上等待通过,故以下的介绍以基于规格送审前的数据为主。

物理层的变更

NB-IoT在多重存取(Multiple Access)技术的选择上,使用与LTE系统相同之Multiple Access技术,亦即在下行使用正交分频多路存取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA),在上行使用单载波分频多重存取(Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA),且子载波间距 (Subcarrier Spacing)以及讯框架构(Frame Structure)与LTE系统相同。

另外,考虑到NB-IoT UE的低成本需求,在上行亦支持单频(Single Tone)传输,使用的Subcarrier Spacing除了原有的15KHz,还新制订了3.75KHz的Subcarrier Spacing,共48个Subcarrier。

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由于带宽最多仅有1个PRB,所以不同物理层通道之间大多为分时多任务(Time Division

Multiplexed, TDD),也就是在不同时间上轮流出现。另外,考虑到NB-IoT UE的低成本与低复杂度,Release-13 NB-IoT仅支持分频双工(Frequency Division Duplex, FDD)且为半双工(Half Duplex),亦即上行与下行使用不同的载波,且一NB-IoT UE传送和接收需在不同时间点进行。

在NB-IoT中,因为带宽大小以及NB-IoT UE能力的限制,舍弃了LTE系统中如实体上行共享信道(Physical Uplink Control Channel, PUCCH)、实体混合自动重传请求或指示通道(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel, PHICH)等物理层通道。

HARQ的实认信息(HARQ-ACK)/否定应答(NACK)将会传送在NB-IoT中新制定的数据信道中,而LTE系统中的周期性信道状态信息(Periodic CSI)回报,也因为考虑到资源有限与NB-IoT UE的电量耗损,在NB-IoT中不予支持。

原有LTE系统中的其他物理层信道如实体下行控制信道(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)以及传送实体随机存取信道(Physical Random Access Channel, PRACH)也都有对应功能的新物理层信道设计,本文将逐一简介。

调变与编码机制

NB-IoT中下行使用的调变为正交相位位移键控(QPSK),上行若为多频传输(Multi-Tone Transmission)则使用QPSK,若为单频传输则使用π/2 BPSK或π/4 QPSK,此为考虑到降低峰值功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)的需求。

信道编码方面,为了减少NB-IoT UE译码的复杂度,下行的数据传输是使用尾端位回旋码(Tail Biting Convolutional Coding, TBCC),而上行的数据传输则使用Turbo Coding。 混合式自动重新传送程序

在NB-IoT中,由于可用资源有限以及重复传送的行为,若在上行使用同时(Synchronous)的混合式自动重新传送程序(HARQ Process)会使得上行资源运用更加困难,因此在NB-IoT中上行和下行都使用非同时(Asynchronous)的HARQ Process,亦即若需重传则会根据新接收到的下行控制信息(Downlink Control Information, DCI)来做重传。另外,为了减少NB-IoT UE的复杂度,只支持一个HARQ Process,且在下行不支持冗余版本(Redundancy Version, RV),在上行则支持RV 0、RV 2。

单频传输

NB-IoT UE在上行可使用单频传输,其中Subcarrier Spacing可为15KHz以及3.75KHz。因为15KHz为3.75KHz的整数倍,所以对LTE系统有较小的干扰。由于下行的Frame Structure与LTE的相同,且为了使上行与下行的时间有清楚的关系,制定Subcarrier Spacing为3.75KHz的Frame Structure中一个符槽(Slot)包含7个符元(Symbol)共2ms长,是LTE系统中一个时槽(Slot)时间长度的4倍。

NB-IoT系统中的取样频率(Sampling Rate)为1.92MHz,Subcarrier Spacing为3.75KHz

Frame Structure中一个Symbol的时间长度为512 Ts(Sampling Duration)加上循环前缀(Cyclic Prefix, CP)长16Ts,共528Ts。因此,一个Slot包含7个Symbol再加上保护区间(Guard Period)共3840Ts,即2ms长。

资源单位nb-iot,wi。

有别于LTE系统中资源分配的基本单位为子讯框(Subframe),NB-IoT在上行中根据Subcarrier的数目分别制订了相对应的资源单位做为资源分配的基本单位,如表1。

表1 NB-IoT上行资源单位的subcarrier数目与slot数目组合。

其中3.75KHz Subcarrier Spacing只支持单频传输,资源单位的带宽为一个Subcarrier,时间长度是16个Slot,也就是32ms长。15KHz Subcarrier Spacing支持单频传输和多频传输,带宽为1个Subcarrier的资源单位有16个Slot的时间长度,即8ms。带宽为12个Subcarrier的资源单位则有2个Slot的时间长度,即1ms,此资源单位即是LTE系统中的一个Subframe。资源单位的时间长度设计为2的幂次方是为了在排程上可有效的运用资源,较不易产生资源空隙而造成资源浪费。

表1中NPUSCH Format 1的资源单位是用来传送上行数据的。NPUSCH Format 2是NB-IoT UE用来传送指示NPDSCH有无成功接收的HARQ-ACK/NACK,所使用的

Subcarrier的索引(Index)是在由排程对应的NPDSCH的下行配置(Downlink Assignment)中指示,重复传送次数则是由无线资源控制模块(Radio Resource Control, RRC)参数配置。

同步讯号

NPSS(Narrowband Primary Synchronization Signal)为提供NB-IoT UE时间和频率同步的参考讯号,但NPSS中并不带有分区(Sector)ID。NSSS(Narrowband Secondary Synchronization Signal)带有Physical Cell ID。NPSS与NSSS的资源位置避开了LTE系统中的控制区域,其资源位置如图1。

图1 承载NPSS和NSSS的资源位置

NPSS的周期是10ms,NSSS的周期是20ms。NB-IoT UE在寻找细胞(Cell Search)时,会先检测NPSS,因此NPSS的设计为短的ZC(Zadoff-Chu)序列,对于最初的讯号检测和初步的同步复杂度较低且有好的效果。

窄频参考讯号

NB-IoT下行最多支持两个天线端口(Antenna Port)的参考讯号,资源的位置在时间上与LTE系统的细胞参考讯号(Cell-Specific Reference Signal, CRS)错开,在频率上则与之相同,因此在In-Band Operation若有检测到CRS,可与NRS共同使用来做通道估测,如图2。

图2 NRS资源位置

因此,NB-IoT下行仅支持单天线(Single Antenna)和传送分集(Transmit Diversity)这两种传送模式(Transmission Mode)。

系统信息

系统信息MIB-NB(Narrowband Master Information Block)承载于周期640ms之周期性出现的NPBCH(Narrowband Physical Broadcast Channel)中,其余系统信息如

SIB1-NB(Narrowband System Information Block Type1)等则承载于NPDSCH中。SIB1-NB为周期性出现,其余系统信息则由SIB1-NB中所带的排程信息做排程。 有效下行子讯框

在NB-IoT中,一般下行数据传输会传送在NPDSCH中,下行控制讯息则是传送在

NPDCCH中,而若某一Subframe不为有效下行子讯框(Valid Downlink Subframe),则原先该在此Subframe传送的NPDSCH或NPDCCH会顺延至下一个Valid Downlink

Subframe来传送。任一Subframe若用来传输NPSS、NSSS、NPBCH、SIB1-NB,则不被视为一个Valid Downlink Subframe。

在In-Band Operation中,ENB可能因将资源做为其他用途而会把一个Subframe设定为非Valid Downlink Subframe,此信息将会由承载于SIB1-NB中的一个Bitmap来指示。 Narrowband Physical Downlink Control Channelnb-iot,wi。

Narrowband Physical Downlink Control Channel(NPDCCH)有别于LTE系统中的

PDCCH,并非每个Subframe均有NPDCCH,而是周期性的出现。NPDCCH有三种搜索空间(Search Space),分别用于排程一般数据传输、无线资源控制模块(Random Access)程序相关信息传输,以及呼叫(Paging)信息传输。

各个Search Space有无线资源控制(RRC)配置相对应的最大重复次数Rmax,其Search Space的出现周期大小即为相对应之Rmax与RRC层配置的一参数之乘积。

RRC层亦可配置一偏移(Offset)以调整一Search Space的开始时间。在大部分的搜索空间配置中,所占用的资源大小为一PRB,仅有少数配置为占用6个Subcarrier。

一个DCI中会带有该DCI的重复传送次数,以及DCI传送结束后至其所排程之NPDSCH或NPUSCH所需的延迟时间,NB-IoT UE即可使用此DCI所在之Search Space的开始时间,来推算DCI之结束时间以及排程之数据的开始时间,以进行数据之传送或接收。 Narrowband Physical Downlink Shared Channel

Narrowband Physical Downlink Shared Channel(NPDSCH)是用来传送下行数据以及系统信息,NPDSCH所占用的带宽是一整个PRB大小。一个传输块(Transport Block, TB)依据所使用的调变编码(MCS),可能需要使用多于一个Subframe来传输,因此在

NPDCCH中接收到的Downlink Assignment中会包含一个TB对应的Subframe数目以及重复传送次数的指示。

Narrowband Physical Uplink Shared Channel

Narrowband Physical Uplink Shared Channel(NPUSCH)是用来传送上行数据以及上行控制信息。NPUSCH传输可使用单频或是多频传输,一个TB依据所使用的MCS,可能需要使用多于一个资源单位来传输,因此在NPDCCH中接收到的上行允许(Uplink Grant)中除了指示上行数据传输所使用的资源单位的Subcarrier的Index,也会包含一个TB对

NB-IoT
篇三:nb-iot,wi

窄带物联网 NB-IoT

近日,在深圳举行的“新一代信息技术产业发展高峰论坛”上,中国互联网协会理事长、中国工程院院士邬贺铨盘点了2016年IT技术新亮点,包括IPv6的使用、电信网IT化、窄带物联网(NB-IoT)、5G技术、可穿戴设备与VR/AR结合、大数据与人工智能结合。

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。

Narrow Band Internet of Things, (NB-IoT) is a technology being standardized by the 3GPP standards body. This technology is a narrowband radio technology specially designed for the Internet of Things (IoT), hence its name. Special focus of this standard are on indoor coverage, low cost, long battery life and large number of devices. This technology can be deployed in GSM and LTE spectrum.

窄带物联网是由3GPP(《第三代伙伴计划协议》)标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术,因此得名。以室内覆盖、低成本、低功耗和广连接为特点。这种技术可应用于GSM网络和LTE网络。

和窄带网络对应的则是宽带网络(Broadband network),一般指的是带宽超过155kbps以上的网络。

目前物联网的应用主要使用WiFi和蓝牙技术,数据准确率很低、耗电量极大。而广域物联网可以用光纤,但只适用于连接摄像头等宽带终端;低容量传感器虽然可以使用2G/3G/4G网络,但难以满足低功耗低成本的要求,因此目前接入到运营商网络的物联网终端仅有6%。但如果利用运营商的网络组织物联网,就可真正实现整个城市一张网,便于维护和管理,NB-IoT也由此应运而生。由于NB-IoT的广覆盖、大连接、低功耗、低成本等特点,可穿戴设备、智能门窗、温度计都成为了NB-IoT的市场。

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