对于物联网中的许多应用来说,传统的移动技术效率不够高。因此,窄带物联网正被引入作为未来的一种标准。
窄带物联网(NB- IoT)不仅仅是另一种无线电标准;它旨在解决不可避免的问题。200亿、300亿、500亿——咨询和市场研究公司一直在提高他们对2020年物联网链接设备数量的预估。然而,无论最终的数字是多少,对目前的网络来说都是巨大的。
物联网(IoT)网络的选择取决于各自的应用。近距离传输,如在智能家居、超市或工厂,可以有效地连接WiFi和网线或近场技术,如蓝牙、NFC(近场通信)或RFID(射频识别)。远距离的需要使用移动技术,尤其是连接到云计算和通过笔记本电脑、平板电脑和智能手机等移动设备访问。
然而,这项技术很快就会达到极限。据国际电信联盟(ITU)计算,今年移动电话线路的数量已经超过了地球上的人口数量。一方面,这意味着网络需要处理的数据量在稳步增长,而移动频谱既稀缺又昂贵。另一方面,这也意味着每个无线单元的用户数量在增加。物联网的联网可穿戴设备、汽车和设备进一步加剧了这一问题。然而,一个解决方案即将出现:新的无线电技术窄带物联网(NB-IoT)。
2016年夏季,第三代伙伴计划(3GPP)标准化NB-IoT。NB- IoT可以为每个无线电单元寻址多达50,000个用户,这是专门为物联网应用开发的,例如智能计量。传统移动连接达到极限的一个场景是地下室的燃气和水表;这里需要一个室内深度穿透的无线电模块,不需要外部电源连接。NB-IoT模块的性能比GSM模块(全球移动通信系统)高20分贝;这些模块可以用电池操作。
与此同时,NB-IoT模块的应用范围很广,非常适合用于跟踪集装箱和货物、监控水箱、风力涡轮机和农业家畜,以及连接路灯、自动售票系统、垃圾桶和停车位。
另一个优点是成本更低:许多此类应用程序需要少量数据,数据速率极低,小于100位/秒或只有几kbit/s,而且不需要永久连接。此外,该网络可以在200千赫的频谱范围内运行,从而确保数据传输的成本非常低。模块的运行也非常经济有效:只有小数据包间隔内传输,一个NB-IoT模块只需要最小的能量,并且可以使用商业上可用的电池运行长达10年——不需要维护成本。这些模块的生产成本也很低。因此,许多设备可以以成本效益和大规模连接。
NB-IoT是一种低功耗、远距离(LPWAN)技术,可以在GSM和LTE频率上技术实现。3GPP认证的(LTE-M)为第二LPWAN标准;它是LTE标准的延伸,专门用于物联网的数据传输。LTE-M在下行链路和上行链路上的传输速度明显高于NB-IoT,但也需要更高的带宽。因此,这两种技术可以相互补充,以涵盖不同的物联网应用。扩展覆盖(EC-GSM-IoT)被定义为第三个标准:没有足够LTE频谱用于NB-IoT或LTE-M的移动运营商可以将GSM频谱与EC-GSM-IoT一起使用。
其他低功率、高覆盖的技术包括LoRaWAN、Sigfox、RPMA和UNB。然而,就像蓝牙和WiFi一样,这些技术使用的是未授权频谱。好处:它是开放的。缺点:它不像授权频谱那样受到严格监管;因此,不同的技术可能相互干扰。
由于NB-IoT模块、LTE-M和ec - gsm -物联网使用的是授权频谱,因此其质量、安全性和数据隐私标准得到了保证,就像常规的移动技术一样。由于使用现有基础设施的技术,不需要建立一个全新的网络,可以快速扩展。例如,德国电信(Deutsche Telekom)就通过简单的软件升级,使其发射塔具备NB-IoT功能,并将智能停车系统作为其首个商业应用投入运营。更多的NB-IoT解决方案计划于2017年推出。
诸如自动驾驶、联网汽车和远程操作等物联网应用要求数据几乎是实时传输的。LPWAN标准在这方面达到了极限。不到1毫秒的延迟——数据速率高达50 Gbit/s——只能通过新的5G蜂窝标准来实现。我们将在未来网络展望的一篇文章中对此有更多的信息。