基于蜂窩的窄帶物聯網(Narrow Band Internet of Things,NB-loT)成為萬物互聯網絡的一個重要分支。NB-IoT構建于蜂窩網絡,只占用約180 kHz的頻段,可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,以降低部署的成本,實現平滑升級。NB-IoT支持待機時間長、適合網絡要求較多設備的高效連接,同時還能提供非常全面的室內蜂窩數據連接覆蓋。目前NB-IoT標準已經成熟,端到端產業鏈也在快速發展,從終端到系統、應用,整個行業都在積極推動產品成熟。3GPP協議中關于NB-IoT需要EPC核心網支持的功能有相對明確的描述,實際建網時運營商可以采用現網EPC升級方案,也可以采取全新建網方案。接下來將重點說明NB-IoT的技術特性及優勢。
NB-loT的技術特性
1、快捷、靈活的部署方式。NB-IoT支持三種部署場景:
·在LTE頻帶以外單獨部署(Stand- -alone);
·部署在LTE的保護頻帶(Guard-band);
·部署在LTE頻帶之內(In-band)。
此外,NB-IoT也可以部署于以GSM/UMTS為代表的2G/3G網絡。
2、更強的網絡覆蓋能力。NB-loT上行傳輸采用3.75 kHz子載波,具備更高的功率譜密度。另外,通過編碼可以帶來3~4 dB的增益,通過最大16倍的重傳機制可以帶來3~12 dB的增益。和GPRS相比,NB-IoT的覆蓋可以提高20 dB以上,覆蓋面更廣、更深,有能力覆蓋到地下停車場、地下管網。
3、接入容量大,建設成本低。NB-IoT可直接部署于2G/3G/4G網絡,現有的射頻與天線可以復用。在接入能力上,對于小流量、時延不敏感的應用場景,NB-IoT單個扇區可以支持5~10萬個終端的接入,較現有蜂窩移動網絡高出50~100倍。因此,運營商只需要很低的建設成本,就可以快速形成NB-IoT的承載能力。
4、終端低功耗。NB-IoT借助PSM和eDRX可實現更長的待機時間,其中PSM(PowerSaving Mode,節電模式)技術是Rel-12中新增的功能,在此模式下,終端仍舊注冊在網但信令不可達,從而使終端更長時間駐留在深睡眠,以達到省電的目的。eDRX是Rel-13中新增的功能,進一步延長終端在空閑模式下的睡眠周期,減少接收單元不必要的啟動。相對于PSM,eDRX大幅度提升了下行可達性。
5、不支持連接態的移動性管理。NB-IoT最初被設計為適用于移動性支持不強的應用場景(如智能抄表、智能停車),同時也可簡化終端的復雜度、降低終端功耗,Rel-13中NB-IoT將不支持連接態的移動性管理,包括相關測量、測量報告、切換等。
多種LPWAN技術對比
NB-IoT目標是典型的低速率、低頻次業務模型,相等容量的電池使用壽命可達10年以上。
|
Ra |
Cat-1 |
eMTC |
NB-IoT |
標準組織 |
開放組織 |
3GPP |
3GPP |
3GPP |
頻譜 |
未授權 |
授權 |
授權 |
授權 |
信道帶寬 |
7.8~500 kHz |
1.4~20 MHz |
1.4 MHz |
180 MHz |
系統帶寬 |
125 kHz |
1.4~20 MHz |
1.4 MHz |
180 MHz |
峰值速率 |
180 bps~37.5 kbps |
下行:10 Mbps 上行:5 Mbps |
下行:1 Mbps 上行:1 Mbps |
下行:234.7 Mbps 上行:204.8 Mbps |
每天最大發行消息數 |
50000(BTS) |
無限制 |
無限制 |
無限制 |
終端最大發設功率/dBm |
14 |
23 |
23 |
23 |
MCL/dB |
上行:156 下行:168(SF12,BW7.8) |
144 |
156 |
164 |
終端功能 |
中低 |
中 |
中低 |
低 |
多種LPWAN技術對比情況