NB-IOT網(wǎng)絡(luò)單元組成有哪些

上海潤欣科技股份有限公司創(chuàng)研社

NB-IoT的全稱是Narrow Band-Internet of Things，是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，聚焦于低功耗廣域網(wǎng)，支持物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，可直接部署與LTE網(wǎng)絡(luò)，可降低部署成本和實(shí)現(xiàn)平滑升級，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的一門物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，他的特點(diǎn)可以概括為：廣覆蓋、低功耗、低成本、大連接等特性。

NB-IOT，是基于3GPP組織定義的國際標(biāo)準(zhǔn)，可在全球范圍內(nèi)部署，基于授權(quán)頻譜的運(yùn)營、NB-IOT技術(shù)來源于電信運(yùn)營商，通信設(shè)備商以及芯片設(shè)計(jì)商的共同努力，早期，華為和沃達(dá)豐主導(dǎo)了NB-M2M技術(shù)，高通等聯(lián)合主導(dǎo)的NB-CIOT技術(shù)，以及MTK等主導(dǎo)的NB-LTE技術(shù)，其中，NB-LTE以及NB-CIOT等之間存在著較大差異，終端無法平滑升級，相關(guān)非標(biāo)準(zhǔn)基站也存在退網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。最后從大局出發(fā)，把NB-CIOT以及NB-LTE等相關(guān)技術(shù)融合，最終形成了NB-IOT國際標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化工作的完成使全球運(yùn)營商有了基于標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)專有協(xié)議，同時(shí)也標(biāo)志著NB-IOT進(jìn)入模塊化商用階段，在5G商用前的節(jié)點(diǎn)期以及未來5G商用后的低成本、低速率市場，NB-IOT將有很大的空間。

NB-IOT網(wǎng)絡(luò)由以下單元組成：

1、核心網(wǎng)：

為了將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送給應(yīng)用，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（CIoT）在EPS定義了兩種優(yōu)化方案：分別如下：

?CIoT EPS用戶面功能優(yōu)化（User Plane CIoT EPS optimisation）

?CIoT EPS控制面功能優(yōu)化（Control Plane CIoT EPS optimisation）

對于CIoT EPS用戶面功能優(yōu)化，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送方式和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流量一樣，在無線承載上發(fā)送數(shù)據(jù)，由SGW傳送到PGW再到應(yīng)用服務(wù)器。因此，這種方案在建立連接時(shí)會產(chǎn)生額外開銷，不過，它的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)包序列傳送更快。

這一方案支持IP數(shù)據(jù)和非IP數(shù)據(jù)傳送。

對于CIoT EPS控制面功能優(yōu)化，上行數(shù)據(jù)從eNB（CIoT RAN）傳送至MME，在這里傳輸路徑分為兩個(gè)分支：或者通過SGW傳送到PGW再傳送到應(yīng)用服務(wù)器，或者通過SCEF（Service Capa- bility Exposure Function）連接到應(yīng)用服務(wù)器（CIoT Services），后者僅支持非IP數(shù)據(jù)傳送。下行數(shù)據(jù)傳送路徑一樣，只是方向相反，這一方案極適合非頻發(fā)的小數(shù)據(jù)包傳送。

2、接入網(wǎng):

NB-IoT的接入網(wǎng)構(gòu)架與LTE一樣。

3、頻段:

NB-IoT沿用LTE定義的頻段號，Release 13為NB-IoT指定了14個(gè)頻段

物聯(lián)網(wǎng)的部署方式

1）獨(dú)立部署（Stand alone operation）

適合用于GSM頻段，GSM的信道帶寬為200KHz，這剛好為NB-IoT 180KHz帶寬辟出空間，且兩邊還有10KHz的保護(hù)間隔。

2）保護(hù)帶部署（Guard band operation）

利用LTE邊緣保護(hù)頻帶中未使用的180KHz帶寬的資源塊。

3）帶內(nèi)部署（In-band operation）

利用LTE載波中間的任何資源塊。

NB-IoT占用180KHz帶寬，這與在LTE幀結(jié)構(gòu)中一個(gè)資源塊的帶寬是一樣的。所以，以上三種部署方式成為可能。

NB-IOT應(yīng)用場景：

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，物聯(lián)網(wǎng)的不斷商用，NB-IOT由于自身的特性，各種基于NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用案例在各個(gè)領(lǐng)域中逐漸涌現(xiàn)出來，智慧城市概念的提出，NB-IOT也在其中扮演著重要角色：比如

1：智能路燈：

城市中的每個(gè)路燈，都應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化單元控制，具備依環(huán)境調(diào)光、遙控開關(guān)、參數(shù)監(jiān)測、故障監(jiān)測等功能。通過智能路燈系統(tǒng)可以進(jìn)行多點(diǎn)控制、數(shù)據(jù)采集、等動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)等功能，進(jìn)而節(jié)約城市路燈的綜合用電，節(jié)省人力物力。以及降低維護(hù)成本。

2：智能表計(jì)：

NB-IOT技術(shù)將助推智能表計(jì)的快速演進(jìn)，這些智能表計(jì)在數(shù)據(jù)傳輸方面不需要任何中介環(huán)節(jié)，從儀表直達(dá)數(shù)據(jù)平臺，所有的調(diào)試完全在后臺服務(wù)器完成，方便直接管控和階梯定價(jià)。關(guān)鍵在于NB-IOT是基于運(yùn)營商的可運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)。其信號比小無線更加穩(wěn)定可靠。功耗更低。

3：智慧井蓋：

通過內(nèi)置的智能監(jiān)控設(shè)備，平臺可實(shí)時(shí)監(jiān)測到井蓋開合狀態(tài)、井上路面積水、井下水位等情況，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。一旦出現(xiàn)異狀、險(xiǎn)情，比如井蓋意外開了、井下水位超過預(yù)警值等，平臺將自動(dòng)將警情發(fā)送給管理人員，便于他們快速找到問題井蓋的位置、及時(shí)處理，以防發(fā)生安全事故。此外，為了有效保護(hù)監(jiān)測設(shè)備，每個(gè)智慧井蓋還設(shè)有智能鎖，非授權(quán)人員無法打開。

4：智能樓宇：智能鎖

通過“NB-IoT智能門鎖+云平臺+大數(shù)據(jù)”有效解決了公寓管理中的多個(gè)難點(diǎn)痛點(diǎn)，租戶辦理入住時(shí)可一站式錄入個(gè)人身份信息及指紋特征，隨后云平臺通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)和加密算法下發(fā)到與租房合約匹配的智能鎖上，租戶即可憑身份證和指紋開鎖，開鎖記錄同步到云平臺用于加強(qiáng)管理。云平臺還提供了多種智能分析工具與大數(shù)據(jù)可視化工具，讓管理人員可快速對所有物業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

NB-IOT方案、NB項(xiàng)目的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已經(jīng)是全球化趨勢，受到了越來越多的模塊廠家以及方案設(shè)計(jì)廠家普遍關(guān)注，未來會進(jìn)一步在智慧城市、智能交通、環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、消防物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)中大展身手。