NB-IOT與物聯網
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1. 物聯網的技術格局
- 短距離(智慧家居/穿戴等) --- zigbee, wifi, BLE
- 長距離 (LPWA 低功耗廣域) --- LORA, NB-IOT
關於LORA大致瞭解了一下情況 .
Lora 其實已經是一個很成熟的技術方案. 國外已經大範圍使用,國內也有不少公司在基於LORA運營物聯網系統.
LORA的系統結構 . 很好理解:
一個閘道器(基站) 可以連線大量低功耗終端 . 閘道器是終端和IP網路的轉換橋樑. 看上去和wifi/zigbee沒什麼架構上的區別. 只不過距離長很多.
NB-IOT與LORA結構類似.
LORA與NB_IOT 適用的應用場景(低速,低頻,多點,實時性不高,限制性移動,超長時間待機) 相同 .
其主要引數也沒有量級上的區別.如傳輸速率 LORA(50Kb) NB-IOT (200Kb--這個應該是理論資料) , 電池 (10年/5000mah) 基站連線數10K+ ..
NB-IOT的優勢在於運營商優勢. 大量現成的基站, 經過升級改造就可以連線NB-IOT 終端了.
LORA的閘道器(基站)需要自行架設,或者購買其他運營商的基站.
LORA自搭閘道器只需要一次性出裝置費用, NB-IOT則要長期給運營商交費.
LORA工作在免費頻段, 國內是 470M-510M 區間.
國內有廠家實測LORA的傳輸距離, 目前看到有兩個版本, 一個是4.6KM (參考 : http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/48102279) .
另外一個是21KM. 21KM的引數(頻寬=125kHz,編位元速率=4/5,擴頻因子=12,約300bps 閘道器發射功率17dBm) 參考 http://network.chinabyte.com/126/13850626.shtml
2. NB-IOT的技術特點
NB-IOT 設計的頻帶180KHZ . 下行子載波15KHZ OFDMA 正交分頻多重進接. 與LTE相容 . 上行 3.75KHZ 和15KHZ 兩種子載波. 子載波頻寬越小, 則功率譜密度越大,連線終端容量也越多.
覆蓋能力增強.
目標: 相對GSM 約 20db增強 .
技術: 功率譜密度7db(上行) + 重複傳送增益(12db)+多天線增益(0-3db)
- 上行3.75Khz子載波, 提升7db功率譜密度.
- 重複傳送, 提升12db
- 1T/2R 多天線接收, 提升3db.
超低功耗方面的設計
設計目標: 5000mAH 電池 使用時間10年.
相關省電技術 : eDRX 和PSM
eDRX
之前GSM有提到過DRX (不連續接收) 終端在固定頻率和時隙才啟動接收器收基站資訊, eDRX是extended DRX . 針對物聯網裝置低頻率上報資料和實時性要求低的特點, 可與基站協商DRX週期, 最大接收週期可以增加至2.9h. eDRX省電比DRX可提高 16倍.
PSM Power Saving Mode，節電模式
PSM是深度睡眠模式, 晶片其實一般都有休眠模式, 該模式下晶片主體基本不工作. RTC部分執行, 通過定時器喚醒. 對於對裝置端沒有實時控制要求, 或者單向資料低頻上傳的情況省電極為有用.
低成本方面的設計: FDD半雙工(一套收發器), 通道/協議精簡. 最大簡化硬體設計資源.
單小區連線容量 : 目標 50K . 連線數(容量)大是基於前期所述終端線上通訊率不高,實時性不強.
NB-IOT部署方式
獨立部署, LTE保護帶部署, LTE帶內部署.
180K頻寬, 兩邊各10K保護帶, 共200KHZ . 所謂部署方式主要是200K頻寬在現有的基站頻段的留出方式.
- 獨立部署 200K 放在GSM預留頻段.
- LTE保護帶部署
- LTE帶內部署 在LTE的頻帶中分200K出來.
關於NB-IOT模組
在形式上操作上與GSM/3G/LTE的模組差不多. 硬體上 供電, 串列埠, 天線 . 軟體上: AT指令.
目前華為/中興/高通等NB-IOT的晶片還沒有量產出貨.
運營商也只是在區域性做測試階段.
2017-02-21
參考文件
吳老司撩通訊
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