物联网
摘要:NB-IoT作为LPWAN(低功耗广域网)的新兴技术,目前已经逐渐的完善发展。本文主要介绍了nb-iot芯片饿厂家汇总以及nb-iot芯片特点为中心而做出的结论。
NB-IOT全称为NarrowBand-Internet of Things,窄带物联网。属于物联网范畴的一种技术。NB-IoT作为LPWAN(低功耗广域网)的新兴技术,因为具有低功耗、低成本、广覆盖、海量节点等优势,并且在授权频段可以与2G、3G无缝连接而被运营商所青睐且接受。特别是到了2017年,据统计全球有50多个运营商都在布局NB-IoT,华为、高通、中兴微等芯片厂商也在积极推动,可见NB-IoT芯片、网络、部署产业链各环节都在发力。
据预测,2016年全球将会使用64亿个物联网设备每天将有550万个设备连网,而“万物互联”实现的基础之一在于数据的传输,不同的物联网业务对数据传输能力和实时性都有着不同要求。
根据传输速率的不同,可将物联网业务进行高、中、低速的区分:
高速率业务:主要使用3G、4G技术,例如车载物联网设备和监控摄像头, 对应的业务特点要求实时的数据传输;
中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜,使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务;
低速率业务:业界将低速率业务市场归纳为LPWAN(Low Power Wide Area Network)市场,即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑,从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。
也就是说目前低速率业务市场急需开拓,而低速率业务市场其实是最大的市场,如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器,此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观,这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等。
而NB-IoT就是一种新的窄带蜂窝通信LPWAN(低功耗广域网)技术,可以帮助我们解决这个问题。
1.频谱窄:200kHz;
2.终端发射窄带信号提升了信号的功率谱密度,提升了信号的覆盖增益,并且提升了频谱利用效率;
3.0相同的数据包重复传输也可获得更好的覆盖增益;
4.另外该技术降低了终端的激活比,降低了终端基带的复杂度。
5.NB-IOT四大能力:广覆盖,海量连接,更低功耗,更低芯片成本。
6.NB-IOT基于现有蜂窝网络的技术,可以通过升级现网来快速支持行业市场需求,成为GUL网络上的第四种模式。
NB-IoT技术能实现比GSM好20dB以上的覆盖增益,覆盖面积扩大100倍,在地下车库、地下管道也能覆盖到。
上行工具谱密度增益17dB(NB-IoT的200mw/3.75kHz相比2G/3G/LTE的200mw/180kHz)
2-16倍的重传机制增益3-12dB(付出时延代价,10s,但业务允许)
编译码增益3-4dB
NB-IoT单扇区支持5万个连接,比现往高50倍(2G/3G/4G分别是14/128/1200),目前全球有约500万个物理站点,假设全部署NB-IoT,每站点三扇区可接入的物联网终端数将达4500亿个。
窄带技术:上行等效功率36信道*23dBm,提升信道容量
减少空口信令开销,提升频谱效率
基站优化:独立的准入拥塞控制与终端上下文信息存储
核心网优化:终端上下文存储与下行数据缓存
NB-IoT终端如每天发送一次200Byte报文,AA电池待机时间10年
单次的速传时间缩短了
终端99%的时间都工作在节能模式(PSM),这个节能模式和手机的节能模式不一样,终端仍然注册在网,但信令不可达。终端处于深度睡眠,99%的时间终端的功耗只有15微瓦。它的睡眠的时间比较长,能减少终端监听网络的频度。
因为物联网不像手机那么位置变化那么快,所以移动性的管理可以简化。
目前单个模块做出来的成本不会超过5美元,目标是要做到1美元左右。
180kHz窄带,降低芯片复杂度;
简化协议栈(500Byte),减少片内Flash/RAM;
单天线、半双工,射频成本低;
峰均比低,单片SOC内置23dBm发射功率的功效。
5 月15 日,华为表示由台积电代工的NB-IOT 芯片(Boudica 系列)将在6 月大规模发货,由ublox、移远合作提供NB-IoT商用模组。Boudica 120 计划月发货能力在百万片以上,Boudica150 芯片预计2017Q4 大规模发货。目前,华为公司已经与40 多家合作伙伴、20 余种产业业态展开合作,到2017 年底将在全球范围内支持30张NB-IOT 商用网络,加速促进NB-IoT 技术在智能表计、共享单车、智慧家庭、水污染监测以及车联网等领域的规模化商用。
在高通看来,物联网多模是趋势,NB-IoT与eMTC这两项技术将相互补充。如果采用全球NB-IoT+eMTC双模的方式,将会充分发挥两种技术的优势,弥补双方的不足。
为此高通推出了可以支持eMTC/NB-IoT/GSM的多模物联网芯片MDM9206。这款芯片凭借单一硬件就能实现对于eMTC/NB-IoT/GSM的多模支持,用户可以通过软件进行动态连接选择。同时集成的射频可以支持15个LTE频段,基本可以覆盖全球大部分区域。其优势就在于通过单个SKU解决了全球运营商及终端用户的多样的部署需求,具有高成本效益、快速商用、可通过OTA升级保障等优势。
锐迪科NB-IoT芯片RDA8909,支持2G、NB-IoT双模,RDA8909符合3GPP R13 NB-IoT标准,还可以通过软件升级支持最新的3GPP R14标准。另一款支持eMTC、NB-IoT和GPRS的三模产品RDA8910也在准备中,预计将于2018Q2量产。
中兴微电子NB-IoT的芯片是Wisefone7100。据称,Wisefone7100内部集成了中天微系统的CK802芯片。预计2017年Q2上市,暂无进一步消息。
芯片型号为XMM 7115,支持NB-IoT标准。预计2016年下半年会提供样品。XMM 7315,支持 LTE Category M和NB-IoT两种标准,单一芯片集成了LTE 调制解调器和 IA 应用处理器。预计2017年商品化。
nRF91系列是Nordic的NB-IoT蜂窝技术产品。预计2017年下半年提供样品,2018年供货。
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