物联网概念火爆 窄带物联网的特点分析

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1.为什么需要物联网

最近几年,物联网的概念非常火爆,和物联网相关的技术,例如NB-IoT、LoRa、eMTC等,都频繁地出现在我们的眼前,出现在新闻里,出现在展会上。其实,「物联网」并不是一个新鲜词,20年前就有这样的叫法。而且,“物联网很重要”、“物联网一定会火”、“物联网一定能改变世界”……类似这样的言论,被翻来覆去说了很多年,大家也听了很多年。

我们为什么需要物联网呢?

人类诞生之日起,就有了通信。通信的历史,和人类史一样漫长。可以说,没有它,就没有人类社会。

换句话说,人类发展史,就是通信技术的发展史。从烽火台,到驿站,再到无线电报、固定电话、手机,都是通信技术。

最近的几十年里,通信技术的发展,已经基本将每一个人通过手机和互联网连接起来。除欠发达地区外,“人均一部手机”的描述并不夸张。可以说,把每一个人连接起来的目标,已经基本实现了。接下来,通信技术会就此停歇吗?显然不会的。我们虽然实现了空前紧密的人类联结,但还远远没有实现世界的联结。这个世界,除了“人”,还有“物”。这个“物”,既包括动物,也包括植物,还有所有没有生命的物体。人连接的目的,是为了信息传递,物连接的目的,也是为了更快速的信息传递。人类更好地生存,更有效率地生产,都离不开高效率的工具来加速信息传递。从木棒石块开始,到青铜钢铁,再到蒸汽机,再再到计算机。我们使用越来越多的工具,越来越发达的工具。

交通工具的进化以前,没有发达的工具和技术,一个人的控制能力非常有限——搬一个石头、捕获一条鱼。今天,在发达工具和技术的帮助下,一个人的能量和效率能得到最大的发挥。例如,只需要一个司机,就能驾驶一辆几千吨重的火车。通信工具也是工具,借助强大的通信网络,可以无限扩大人类的控制边界。人类能控制的已经不再是身边的物体,而是遥远的物体,或者庞大的系统。例如一个城市级的系统,甚至是一个国家级的系统。物联网,就是这样的工具,帮助你连接和控制万物。

迄今为止,二三十年都过去了。人们一直都在谈论物联网,一直在宣扬它的价值,但是,它也一直处于“叫好不叫座”的境地。为什么呢?不是因为需求不足,也不是因为资金不够,而是因为技术没有成熟。过去,我们所说的物联网,是基于无线局域网(WLAN)技术的物联网。物联网终端,接入的是无线路由器或专门的网关设备。你家的摄像头、门窗传感器、智能灯,只能连接Wi-Fi,通过Wi-Fi进行控制,就和家里的PC电脑一样。但是无线局域网(WLAN)应用场景也不是能完全满足人们的需求,它耗电量较大、传输距离较短,对于工业场景是无法满足的。

于是,通讯技术发展向了另一类不以传输数据速度为目标,而是以长距离、低频低耗传输见长的方式——窄带物联网。

2.窄带物联网NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)

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。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

广覆盖,增益高,覆盖面积大,信号质量好,网络建设成本低!

低功耗,一个电池用10年,摆脱了对电源和电线的依赖。彻底的无“线”!

大连接,决定了它支持海量的终端,一个小区就能hold住几万个点!

低成本,每个通讯模块才几十块钱(将来甚至几块钱),价格便宜!

是什么让NB-IoT能做到这样低的功率呢?这跟它自身的三种工作状态密切相关,并且这三种状态会根据不同的配置参数自动切换。

一.Connected(连接态):

模块注册入网后处于该状态,可以发送和接收数据,无数据交互超过一段时间后会进入Idle模式,时间可配置。

二.Idle(空闲态):

可收发数据,且接收下行数据会进入Connected状态,无数据交互超过一段时会进入PSM模式,时间可配置。

三.PSM(节能模式):

此模式下终端关闭收发信号机,不监听无线侧的寻呼,因此虽然依旧注册在网络,但信令不可达,无法收到下行数据,功率很小。

持续时间由核心网配置(T3412),有上行数据需要传输或TAU周期结束时会进入Connected态。

正是由于其三种模式的存在,让待机十年成为了可完成的任务,因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势,使其可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能路灯、智慧农业等。

现如今,5G的时代也已来临,5GIoT的概念也被提出,各种技术互为补充,我们会有更加丰富、更加智能化的生活工作体验。相信未来,万物互联远不止我们现在设想的这些,时代演进,各种物联网技术擦出的火花最后会变成怎样的璀璨,让我们拭目以待。
编辑:hfy

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