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NB-IoT窄带蜂窝物联网的“毛细血管” 连接更广阔的智能世界

发布日期:2021-10-29 访问量:391 来源:美格智能

根据Counterpoint的Q2数据表明,2021年Q2季度全球蜂窝通讯模组出货量达到了1亿。其中,NB-IoT模组的出货量位于第三,仅次于5G和Cat.1模组。在该季度,中国出货的NB-IoT模组占据了全球的85%。与传统2G、3G、4G蜂窝通信模式相比,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,逐渐被越来越多的企业产品所采用。

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什么是NB-IoT?


NB-IoT,窄带物联网(Narrow Band Internet of Things)是万物互联网络的一个重要分支。我们知道,物联网无线通信技术主要分为两类:一类是局域通信技术,如Zigbee、Wi-Fi 、蓝牙等;另一类是LPWA广域通信技术,又可分为未授权频谱的 LoRa、SigFox 等技术和授权频谱下的蜂窝通信技术。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,构建于蜂窝网络,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,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的3种部署方式


独立部署(Standalone)是最单纯的部署方式,但需要一段自己的频谱。将NB-IoT部署在传统的2G频谱或其它的离散频谱,利用现网的空闲频谱或新的频谱,不与现行LTE网络形成干扰。独立部署模式使用独立的200kHz系统带宽部署NB-IoT载波,而NB-IoT真正使用的是180kHz传输带宽,两边各留10kHz的保护带。在这种部署场景下,对于有GSM频谱资源的运营商来说,比较方便,相当于使用一个独立GSM频点,即可满足NB-IoT部署需求。

保护带部署(Guard-Band)是将NB-IoT网络部署在LTE频谱边缘的保护频段,使用较弱的信号强度,可以最大化地利用频谱资源。保护带部署模式的优点是不需要一段自己的频谱,缺点是可能发生与LTE系统的干扰问题。LTE系统在带宽的两端都存在保护带。把NB-IoT载波使用的180kHz传输带宽放置在LTE系统的保护带内,对于无GSM频谱、只有LTE频谱的运营商来说,这是一种比较容易的部署方案。

带内部署(In-Band)是将NB-IoT部署在LTE带内的一个PRB资源,作为NB-IoT工作载波,通常选择在低频段上,保证更广的覆盖率和较好的传播特性。在带内部署模式下,NB-IoT和LTE系统存在一定的耦合关系,同时NB-IoT的容量覆盖也受到了限制。

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NB-IoT的优势


1、深度覆盖:NB-IoT的覆盖比传统网络增强约20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力,即使是地下车库这类信号难以到达的地方也能覆盖到。

2、海量连接:相比2/3/4G通信系统,NB-IoT有50—100倍的上行容量提升。在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数,足以满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。

3、超低功耗:低功耗特性是物联网应用一项重要指标,尤其是在一些无法经常更换电池的场景。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IoT的设备功耗可以做到非常小。此外,NB-IoT还引入了超长DRX(非连续接收)和PSM省电模式,大大延长了设备的续航时间。

4、较低成本:NB-IoT无需重新建网,且射频和天线基本上都是复用的。低速率低功耗低带宽的特性更是突出了NB低成本的优势。此外,由于芯片的成本往往和尺寸相关,尺寸越小,成本就越低,于是模组的成本也随之降低。

5、稳定可靠: NB-IoT可直接部署于GSM、UMTS或LTE网络,与现有网络基站复用,以降低部署的成本、实现平滑升级,使用单独的180KHz频段,不占用现有网络的语音和数据带宽。 


美格智能NB-IoT模组加速物联网产业智能化


今年年初,美格智能携手行业领先的蜂窝物联网芯片设计公司移芯通信发布了多款NB-IoT模组产品(SLM130、SLM160、SLM190),旨在为窄带物联网(NB-IoT)领域基于蜂窝网络的物联网技术注入新鲜活力,帮助更多物联网领域的低功耗产品接入网络。  

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美格智能SLM130、SLM160、SLM190三款NB-IoT无线通信模组具有高性能、高可靠、低功耗、宽电压的行业优势。其中,SLM130采用的是移芯EC616平台,SLM160和SLM190采用EC616S平台,支持Release14,包括CAT-NB2、2-Harq、OTDOA等特性;内置Cortex-M3内核,最高主频204MHz,内置4MB Flash,内存充足;EC616还支持26个GPIO口,3路UART,2路SPI,2路I2C,4路ADC,温度传感器,电池电压检测等。

该三款模组均采用高集成度设计方案,LCC封装,易于批量生产。模组尺寸各自兼容市场相关主流产品,支持超宽电压、超低功耗、超高灵敏度,支持中国移动OneNET、中国电信、华为OceanConnect和阿里云等物联网开放平台,支持国内全网通频段,内嵌网络服务协议栈,方便应用,支持低电压供电(2.2V~4.5V),内置eSIM卡位置,小功率省电设计,可满足绝大部分的物联网产品应用需求,包括智能水表、智能燃气表、智能停车、智能烟感、智慧城市、共享设备、安防、资产追踪、智能家电、可穿戴设备、农业和环境监测以及其它诸多行业。

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▲应用场景

目前,从接入网络上看,NB-IoT的上行传输方案支持单音传输和多音传输两种形式。单音方案支持更好的覆盖、容量与终端功耗;多音方案可用于支持更大的峰值速率。

从技术特点上看,NB-IoT的部署方式较为快捷、灵活。从功耗和性能上看,NB-IoT终端的功耗低。从成本和市场推广上看,因为NB-IoT可直接部署于2G/3G/4G网络,现有无线网络基站的射频与天线可以复用。

NB-IoT可以适应从固定连接到移动连接的各行业丰富应用场景,因此我们相信伴随技术和市场的进一步发展,一定会衍生出非常多的应用场景和产品需求。

未来,美格智能将继续与行业伙伴进行深入合作,全力推进多行业NB-IoT技术应用场景落地,加速产业生态成熟和商业化,为万物智联的千行百业创造无限可能。

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