【物联网】NB-IoT关键技术特点

Posted 2023-05-16

参考技术A

  NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）作为一种新型的物联网通信标准，在窄带宽、低功耗、广覆盖物联网领域具有诸多优势。本文概述了NB-IoT的主要优势及其技术。

  NB-IoT通信模组耗电极低。这得益于其惰性通信机制，大部分时间下，设备处于休眠状态（99%的时间）。主要在于其采用了 PSM 和 eDRX（拓展非连续接收）技术。

  一块NB-IoT通信设备的成本大约在1~5美元左右，从而满足物联网的应用场景。

  NB-IoT覆盖面积为2G、4G网的的3倍。通信上常用最大耦合损耗（MCL）来衡量通信设备信号覆盖覆盖能力。MCL与基站信号功率 P _B 、接入终端信号功率 P _M 有关，定义式如下:

  信号强度（信噪比）随距基站距离降低，其降低值用耦合损耗表征。而最大耦合损耗可以理解为满足通信需求的最弱信号值，即最大的信号衰减值，以此来间接表征满足通信的最远距离。
如下图所示，NB-IoT MCL比2G GPRS大了20dB，覆盖范围大了三倍。

  NB-IoT一个小区（约200KHz带宽）可接入50000个终端。远远多于LTE的1000个设备。

物联网NB-IoT与LoRa技术浅析

物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low-powerWide-AreaNetwork，低功耗广域网），即广域网通信技术。

物联网的快速发展对无线通信技术提出了更高的要求，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的LPWAN也快速兴起。

物联网应用需要考虑许多因素，例如节点成本，网络成本，电池寿命，数据传输速率(吞吐率)，延迟，移动性，网络覆盖范围以及部署类型等。NB-IoT和LoRa两种技术具有不同的技术和商业特性，也是最有发展前景的两个低功耗广域网通信技术。这两种LPWAN技术都有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少等特点，均适合低功耗物联网应用，都在积极扩建自己的生态系统。

NB-IoT、LoRa简述

NB-IOT(NarrowBandInternetofThings，NB-IoT，又称窄带物联网)，是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准，是一种专为物联网设计的窄带射频技术；LoRa(LongRange)是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa网络主要由终端(可内置LoRa模块)、网关(或称基站)、Server和云四部分组成，应用数据可双向传输。

NB-IoT、LoRa使用频段

NB-IoT使用了授权频段，有三种部署方式：独立部署、保护带部署、带内部署。全球主流的频段是800MHz和900MHz。中国电信会把NB-IoT部署在800MHz频段上，而中国联通会选择900MHz，中国移动则可能会重耕现有900MHz频段。

LoRa使用的是免授权ISM频段，但各国或地区的ISM频段使用情况是不同的。在中国市场，由中兴主导的中国LoRa应用联盟（CLAA）推荐使用了470-518MHz。而无线电计量仪表使用频段为470-510MHz。由于LoRa是工作在免授权频段的，无需申请即可进行网络建设，网络架构简单，运营成本也低。LoRa联盟正在全球大力推进标准化的Lo-RaWAN协议，使得符合LoRaWAN规范的设备可以互联互通。

NB-IoT、LORA的通信距离

NB-IoT通信距离：

移动网络的信号覆盖范围取决于基站密度和链路预算。NB-IoT具有164dB的链路预算，GPRS的链路预算有144dB，LTE是142.7dB。与GPRS和LTE相比，NB-IoT链路预算有20dB的提升，开阔环境信号覆盖范围可以增加七倍。20dB相当于信号穿透建筑外壁发生的损失，NB-IoT室内环境的信号覆盖相对要好。一般地，NB-IoT的通信距离是15km。

LoRa通信距离：

LoRa以其独有的专利技术提供了最大168dB的链路预算。一般来说，在城市中无线距离范围是1-2公里，在郊区无线距离最高可达20km。

NB-IoT、LoRa成本对比

LPWAN协议无论多强大都需要考虑其低成本，否则它们就不算可行的物联网解决方案。LoRa在这方面有优势。LoRaWAN模块的总体成本在8-10美元左右，约为NB-IoT等蜂窝LTE模块价格的一半。NB-IoT网络的复杂性越高，知识产权相关（授权频段方面）费用更高，提高了NB-IoT的总成本。NB-IoT升级到先进的4G/ LTE基站比LoRa通过工业网关或塔顶网关部署更昂贵。随着市场越来越成熟，LoRa技术的成本预计将进一步下降。

NB-IoT和LoRa目前都还处于发展的起步阶段，需要各方投入和共同发展。当大规模部署成为可能的时候，NB-IoT和LoRa的模组成本也会进一步降低。就技术方案而言，在短时间内，NB-IoT和LoRa肯定会并行，各有优点、各有缺点，很难说谁压倒谁；但是，如果受到技术方案以外的因素影响，比如赢利模式的创新，与应用行业的紧密结合，借助行业的影响力，那么什么都有可能。在新一波的物联网发展的行情中，先把项目落地，才有赢得先人一步的机会。NB-IoT和LoRa不仅仅需要产品的创新，更需要项目应用的创新。

来源：CIO时代网