NB-IoT,網絡架構詳解
NB-IoT是新興的物聯網技術,因為低功耗、連接穩定、成本低、架構優化出色等特點而備受關注,其應用廣泛,成功應用於很多行業。關於NB-IoT,大多數人還是存在許多疑惑,計訊小編給大家分析NB-IoT網絡架構詳解,全麵認識NB-IoT。
一、NB-IoT特點
1、頻譜窄:200kHz;
2、終端發射窄帶信號提升了信號的功率譜密度,提升了信號的覆蓋增益,並且提升了頻譜利用效率;
3、相同的數據包重複傳輸也可獲得更好的覆蓋增益;
4、另外該技術降低了終端的激活比,降低了終端基帶的複雜度。
5、NB-IOT四大能力:廣覆蓋,海量連接,更低功耗,更低芯片成本。
6、NB-IOT基於現有蜂窩網絡的技術,可以通過升級現網來快速支持行業市場需求,成為GUL網絡上的第四種模式。
二、NB-IoT的優勢
1、強鏈接
在同一基站的情況下,NB-IoT可以比現有無線技術提供50-100倍的接入數。一個扇區能夠支持10萬個連接,支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優化的網絡架構。舉例來說,受限於帶寬,運營商給家庭中每個路由器僅開放8-16個接入口,而一個家庭中往往有多部手機、筆記本、平板電腦,未來要想實現全屋智能、上百種傳感設備需要聯網就成了一個棘手的難題。而NB-IoT足以輕鬆滿足未來智慧家庭中大量設備聯網需求。
2、高覆蓋
NB-IoT室內覆蓋能力強,比LTE提升20dB增益,相當於提升了100倍覆蓋區域能力。不僅可以滿足農村這樣的廣覆蓋需求,對於廠區、地下車庫、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應用同樣適用。以井蓋監測為例,過去GPRS的方式需要伸出一根天線,車輛來往極易損壞,而NB-IoT隻要部署得當,就可以很好的解決這一難題。
3、低功耗
低功耗特性是物聯網應用一項重要指標,特別對於一些不能經常更換電池的設備和場合,如安置於高山荒野偏遠地區中的各類傳感監測設備,它們不可能像智能手機一天一充電,長達幾年的電池使用壽命是最本質的需求。NB-IoT聚焦小數據量、小速率應用,因此NB-IoT設備功耗可以做到非常小,設備續航時間可以從過去的幾個月大幅提升到幾年。
4、低成本
與LoRa相比,NB-IoT無需重新建網,射頻和天線基本上都是複用的。以中國移動為例,900MHZ裏麵有一個比較寬的頻帶,隻需要清出來一部分2G的頻段,就可以直接進行LTE和NB-IoT的同時部署。低速率、低功耗、低帶寬同樣給NB-IoT芯片以及模塊帶來低成本優勢。模塊預期價格不超過5美元。
三、NB-IOT網絡接口和協議棧
CoAP(Constrained ApplicaTIon Protocol)是IETF專門為受限應用環境設計的協議,功能上與HTTP類似,但更輕量化和高效,適合於NB-IoT 終端。
UE直接和IoT平台或者M2M APP Server通過CoAP協議進行通信,承載應用層數據,M2M APP server支持CoAP協議時,業務數據可不經過IoT平台,DTLS協議可選,需要端到端安全時支持。
四、nb-iot網絡架構詳解
NB-IoT的端到端係統架構如下圖所示。
1)NB-IoT終端:通過空口連接到基站。
2)eNodeB:主要承擔空口接入處理,小區管理等相關功能,並通過S1-lite接口與IoT核心網進行連接,將非接入層數據轉發給高層網元處理。這裏需要注意,NB-IoT可以獨立組網,也可以與EUTRAN融合組網(在講雙工方式的時候談到過,NB僅能支持FDD哦,所以這裏必定跟FDD融合組網)
3)IoT核心網:承擔與終端非接入層交互的功能,並將IoT業務相關數據轉發到IoT平台進行處理。同理,這裏可以NB獨立組網,也可以與LTE共用核心網。
需要注意的是,這裏籠統的寫成IoT核心網那是偷懶且毫不負責任的寫法,下文將就此進行詳細介紹,這裏涉及到較多的技術細節。
4)IoT平台:彙聚從各種接入網得到的IoT數據,並根據不同類型轉發至相應的業務應用器進行處理。
5)應用服務器:是IoT數據的最終彙聚點,根據客戶的需求進行數據處理等操作。
1、核心網
為了將物聯網數據發送給應用,蜂窩物聯網(CIoT)在EPS定義了兩種優化方案:
CIoT EPS用戶麵功能優化(User Plane CIoT EPS opTImisaTIon)
CIoT EPS控製麵功能優化(Control Plane CIoT EPS opTImisation)
如上圖所示,紅線表示CIoT EPS控製麵功能優化方案,藍線表示CIoT EPS用戶麵功能優化方案。
對於CIoT EPS控製麵功能優化,上行數據從eNB(CIoT RAN)傳送至MME,在這裏傳輸路徑分為兩個分支:或者通過SGW傳送到PGW再傳送到應用服務器,或者通過SCEF(Service Capa- bility Exposure Function)連接到應用服務器(CIoT Services),後者僅支持非IP數據傳送。下行數據傳送路徑一樣,隻是方向相反。
這一方案無需建立數據無線承載,數據包直接在信令無線承載上發送。因此,這一方案極適合非頻發的小數據包傳送。
SCEF是專門為NB-IoT設計而新引入的,它用於在控製麵上傳送非IP數據包,並為鑒權等網絡服務提供了一個抽象的接口。
對於CIoT EPS用戶麵功能優化,物聯網數據傳送方式和傳統數據流量一樣,在無線承載上發送數據,由SGW傳送到PGW再到應用服務器。因此,這種方案在建立連接時會產生額外開銷,不過,它的優勢是數據包序列傳送更快。
這一方案支持IP數據和非IP數據傳送。
2、接入網
NB-IoT的接入網構架與LTE一樣。
eNB通過S1接口連接到MME/S-GW,隻是接口上傳送的是NB-IoT消息和數據。盡管NB-IoT沒有定義切換,但在兩個eNB之間依然有X2接口,X2接口使能UE在進入空閑狀態後,快速啟動resume流程,接入到其它eNB。
3、頻段
NB-IoT沿用LTE定義的頻段號,Release 13為NB-IoT指定了14個頻段。
相關推薦:
-
智慧監測IN!計訊物聯築牢高速滑坡預警“安全鎖”計訊物聯高速公路滑坡監測係統全套解決方案,TN531高精度定位GNSS接收機,在高速公路重點路段實現滑坡智能化安全監測,通過實時數據采集、數據傳輸及GNSS高精北鬥定位,實時顯示滑坡變化
-
雨量監測站 一體化雨量自動監測站計訊物聯一體化雨量自動監測站集水位、雨量傳感器、數據采集傳輸遙測終端機、數據處理分析等功能於一體的設備。它可以實時監測雨水的降落情況,采集、處理並傳輸相關數據,對接水利平
-
智慧農業土壤墒情監測站計訊物聯智慧農業土壤墒情監測站通過遙測終端機獲取埋設在土壤深處的傳感器感知到土壤的墒情相關數據,並通過遙測終端機再將采集到的數據通過無線網絡傳送到雲端,進行數據分析和處
-
光伏發電在線監測 無線光伏發電在線監測係統方案光伏發電在線監測係統包括各個光伏組件的參數采集、數據傳輸、數據處理與存儲、數據顯示與分析等。計訊物聯數據采集傳輸模塊收集光伏組件的各項參數,並將數據通過無線網絡上雲,通過