Всеосяжне керівництво по вузькосмуговому Інтернету речей 2024

Зміст списку тем

Що таке вузькосмуговий інтернет речей?
Чому NB-IoT?
Технологія майбутнього
Які переваги NB-IoT?
Методи оптимізації енергоспоживання NB-IoT
NB-IoT порівняно з іншими технологіями Інтернету речей
Наскільки безпечна ця технологія NB-IoT
У чому різниця між GSM і NB-IoT?
Що таке стандарт NB-IoT?
NB-IoT Для стаціонарних пристроїв
Додатки NB-IoT і приклади їх використання
Висновок

 

Що таке вузькосмуговий інтернет речей?

Вузькосмуговий інтернет речей, скорочено NB-IoT, - це технологія бездротового зв'язку, орієнтована на підключення повсякденних об'єктів до Інтернету, що дозволяє передавати великі обсяги даних протягом більш тривалих періодів часу. Ця технологія NB-IoT, розроблена компанією 3GPP, є ключовим компонентом стандарту радіотехнологій глобальної мережі з низьким енергоспоживанням (LPWAN). Розробка технології NB-IoT дозволила усунути відсутність стандарту, що охоплює широкий спектр пристроїв і послуг стільникового зв'язку. Технологія NB-IoT була в основному орієнтована на покриття всередині приміщень, низьку вартість, тривалий час автономної роботи і високу щільність підключення. Однак вузькосмуговий інтернет речей також зарекомендував себе як відмінний вибір і щодо інших специфікацій.

Вузькосмуговий інтернет речей був розроблений таким чином, щоб відповідати функціям LTE. Це дозволило інтегрувати технологію NB-IoT у вже поширені мережі LTE, продемонструвавши універсальність і застосовність NB-IoT в різних сценаріях Інтернету речей.

Чому NB-IoT?

Як правило, при відсутності належного покриття підключення об'єктів є стомлюючої завданням, враховуючи такі міркування, як абсолютна необхідність високої потужності для забезпечення швидкої передачі даних, що, в свою чергу, завжди призводить до постійного розряду акумулятора. Стільниковий інтернет речей традиційно призначений для передачі великих обсягів даних і вважається ідеальним рішенням для проектів передачі даних з низькою пропускною здатністю на базі датчиків. В результаті вони точно не вважаються ідеальними для передачі невеликих обсягів нечастих даних.

NB-IoT, як майбутній драйвер Інтернету речей, усуває ці недоліки. Ця технологія стільникового зв'язку особливо орієнтована на взаємодію між пристроями, яким потрібна передача даних в мінімальних кількостях, але протягом більш тривалих періодів часу. Ця технологія, динамічна, дозволяє підключити будь-який стаціонарний пристрій до Інтернету речей, що робить її ідеальною технологією для застосування зі статичними датчиками. NB-IoT може співіснувати з такими мережами, як 2G, 3G і 4G, і отримувати вигоду з функцій безпеки і конфіденційності мобільних мереж. Саме тому він також вважається кращою альтернативою безліцензійних технологій LPWAN, таким як SigFox і LoRa.

Технологія майбутнього

Як згадувалося раніше, технологія NB-IoT розроблена з урахуванням всього, чого не вистачає традиційних технологій стільникового зв'язку, і саме тому вона визнана технологією майбутнього. Компанія 3GPP визначила NB-IoT як менш дорогий варіант, ніж LTE-M, з додатковими перевагами у вигляді широкого діапазону, довговічності й здатності підтримувати велику кількість пристроїв в діапазоні всього 200 кГц спектру. Це означає, що він швидко стає популярним серед широкого спектру пристроїв, починаючи від накопичувачів і вітряних турбін і закінчуючи детекторами диму і системами інтелектуальної парковки. NB-IoT забезпечує більш глибоке проникнення в будівлі, що LTE-M, що досягається за рахунок низьких битрейтов. Він також пропонує кращі бюджети каналів для NB-IoT.

NB-IoT працює в ліцензованому спектрі і вважається высокозащищенным. Він був придбаний з урахуванням необхідної економії за рахунок масштабу для Інтернету речей. Ефективність і рентабельність, пов'язані з NB-IoT, будуть визначати майбутню популярність цієї технології стільникового зв'язку.

Які переваги NB-IoT?

Список переваг NB-IoT
Більш висока швидкість передачі даних і більш низьке енергоспоживання в NB-IoT
Вузькосмуговий IoT, або NB-IoT, працює в смузі пропускання 200 кГц, забезпечуючи вражаючу швидкість передачі даних - до 250 Кбіт / с. Ця функція особливо корисна в додатках Інтернету речей, де невеликі пакети даних передаються з перервами на короткі відстані. Цілеспрямований акцент NB-IoT на більш низьких швидкостях передачі даних безпосередньо сприяє виключної енергоефективності та екологічності рішень Інтернету речей.

Передові Методи оптимізації потужності
NB-IoT використовує два найважливіших методу енергозбереження: режим енергозбереження (PSM) і розширений переривчастий прийом (eDRX). Ці інноваційні функції відіграють вирішальну роль у підвищенні енергоефективності пристроїв Інтернету речей. Вони значно продовжують термін служби батареї і знижують витрати на технічне обслуговування, що робить NB-IoT відмінним вибором для широкомасштабного розгортання Інтернету речей.

Дотримання відкритих стандартів для безшовної інтеграції
Строго дотримуючись глобальних відкритих стандартів, NB-IoT забезпечує інтероперабельність і сумісність широкого спектру пристроїв і мереж. Це відповідність сприяє безшовної інтеграції рішень Інтернету речей, сприяючи широкому впровадженню технології NB-IoT в екосистемі Інтернету речей.

Використання ліцензованого спектру для безпечного підключення
Робота в ліцензованому спектрі гарантує, що мережі NB-IoT залишаються безпечними, надійними і вільними від перешкод. Це ключовий фактор для критично важливих додатків Інтернету речей, яким потрібне постійне і надійне підключення.

Інтеграція з існуючими мережами стільникового зв'язку для підвищення економічної ефективності
NB-IoT використовує існуючу інфраструктуру мережі, забезпечуючи стратегічна перевага, що дозволяє швидко і з мінімальними витратами розгортати рішення Інтернету речей. Це усуває необхідність в додаткових інвестиціях в мережу, скорочуючи час та ресурси.

Співіснування з кількома технологіями стільникового зв'язку для забезпечення універсальності
NB-IoT ретельно розроблений для гармонійного поєднання з різними існуючими технологіями стільникового зв'язку. Така універсальність робить NB-IoT відмінним і гнучким варіантом для широкого спектру додатків Інтернету речей.

Чудове проникнення всередину приміщень для міських умов і всередині приміщень
Завдяки своїм винятковим можливостям проникнення, NB-IoT дуже ефективний в міських умовах і усередині приміщень. Він чудово передає сигнали через товсті стіни або досягає підземних приміщень, забезпечуючи надійне підключення до Інтернету речей.

Економічні компоненти для економічних рішень
Використання недорогих компонентів в пристроях NB-IoT позиціонує цю технологію як економічно вигідний вибір для широкого спектру додатків Інтернету речей. Така економічна ефективність знижує бар'єри для входу як для підприємств, так і для споживачів.

Підвищена безпека і надійність для чутливих додатків Інтернету речей
NB-IoT пропонує надійні протоколи безпеки і незмінно надійне підключення, що робить його ідеальним вибором для додатків Інтернету речей, які обробляють конфіденційні дані або вимагають безперервного присутності в Мережі.

Збільшений термін служби батареї і знижене енергоспоживання
Прагнення NB-IoT до мінімізації енергоспоживання призводить до значного збільшення терміну служби батарей для пристроїв Інтернету речей. Це знижує потребу в частій заміні батарей, сприяючи сталому використанню Інтернету речей і економії коштів.

Широкий Діапазон покриття для широкого Географічного охоплення
Вражаюча здатність NB-IoT охоплювати великі території, включаючи віддалені і сільські райони, робить його ідеальною технологією для додатків Інтернету речей, які потребують широкого географічного охоплення. Це відкриває можливості для інноваційних рішень в різних географічних умовах.

Методи оптимізації енергоспоживання NB-IoT

PSM (режим енергозбереження)
Функція режиму енергозбереження дозволяє стільникового модему відключати радіозв'язок і переводить пристрій в сплячий режим. PSM має наступні ключові особливості:

Режим PSM аналогічний режиму off, але користувальницьке пристрій залишається зареєстрованим у мережі.
Немає необхідності повторно підключатися до мережі після того, як пристрій прокинеться, що забезпечує тривалий час автономної роботи.
T3324 і T3412 є двома переважними таймінгами, коли пристрій ініціює PSM в мережі
Пристрій може залишатися в режимі PSM в мережі T-Mobile NB максимум 12 годин. Протягом цього періоду пристрій недоступний.
Після завершення доступу MO і передачі даних пристрої, що перебувають у режимі PSM, запустять активний таймер.

PSM (режим енергозбереження)
eDRX (Розширений переривчастий прийом)
Розширений переривчастий прийом, званий також eDRX, дозволяє пристроям Інтернету речей знижувати енергоспоживання. Їх можна використовувати без PSM або в поєднанні з PSM для одержання додаткової економії електроенергії. eDRX має наступні ключові моменти:

eDRX працює за рахунок збільшення циклів DRX, дозволяючи пристроїв довше залишатися в режимі енергозбереження між "викликами сторінок". Це послідовно мінімізує споживання енергії.
Пристрій тримає свою приймальню частина виключеною протягом певного періоду часу, протягом якого воно не захоплює сторінки або спадні посилання з каналів управління.
Коли UE (пристрій) активно, приймач почне прослуховувати фізичний канал управління.
Через певні проміжки часу пристрій стає доступним для сервісів MT.
Не вимагає початкового виконання RAU або TAU для запуску обмеженого періоду доступності.
При заданому інтервалі запуску eDRX працює краще, ніж режим PSM, коли потрібна менша досяжність.PSM працює краще, ніж eDRX, коли вимоги до досяжності знаходяться в тому ж діапазоні, що і інтервал запуску.

PSM (режим енергозбереження)
Режими роботи NB-IoT
1. Автономний
Автономний режим використовує автономну несучу, наприклад, спектр, використовуваний в даний час системами прикордонної мережі радіодоступу GSM (GERAN) в якості заміни однієї або кількох несучих GSM. Він використовується у випадках, коли послуги стільникового зв'язку відсутні або виведені з експлуатації, щоб зробити доступним вузькосмуговий спектр, як у випадку стільникового зв'язку GSM. Реструктуризація однієї або декількох операторів GSM для забезпечення трафіку NB-IoT забезпечує плавний перехід до LTE для масової зв'язку машинного типу.

2. Захисна стрічка
Цей режим використовує використовувані блоки ресурсів у межах захисної смуги оператора LTE. Він використовується у випадках, коли доступні послуги стільникового зв'язку, а NB-IoT присутня в захисній смузі LTE.

3. Внутриполосный
Цей режим використовує блоки ресурсів у межах звичайного оператора LTE. Він використовується у випадках, коли доступні послуги стільникового зв'язку, а NB-IoT присутня в захисній смузі LTE. Цей режим роботи є економічно вигідним і безперебійним для операторів мобільного зв'язку, оскільки він не вимагає яких-небудь змін апаратного забезпечення та ефективно використовує ресурси спектру послуг для LTE або NB-IoT в залежності від попиту з боку мобільних користувачів або пристроїв.

Готова стати домінуючою технологією LPWAN, що дозволяє створювати перспективні рішення
NB-IoT володіє вражаючим терміном служби батареї до 10 років, що стало можливим завдяки таким методам оптимізації енергоспоживання, як eDRX і PSM. Але вражаюче час автономної роботи виявиться марним, якщо технологія вирішить здатися раніше, ніж через так проголошені десять років. Таким чином, розробка технології, що забезпечує безперебійне підключення, плавне і ефективне використання однієї і тієї ж батареї протягом цілого десятиліття, є серйозним завданням, зв'язаної з NB-IoT.

 

 NB-IoT порівняно з іншими технологіями Інтернету речей

Підтримує NB-IoT розгортання 5G?
Є NB-IoT 5G? NB-IoT і LTE-M, спочатку розроблені для стандарту 4G LTE, перетворилися на невід'ємні компоненти платформи 5G, включаючи їх інтеграцію в модулі 5G IoT. 3GPP, організація, що відповідає за основні стандарти мобільного зв'язку, включаючи 5G NR і більш ранні технології, такі як NB-IoT і LTE-M, офіційно включила NB-IoT і LTE-M стандарт 5G. Це включення знаменує значний прогрес в технології 5G, особливо для додатків з низьким енергоспоживанням в глобальних мережах (LPWAN). Всупереч більш раннього сприйняття NB-IoT як технології, ексклюзивної для 4G, тепер вона визнана найважливішим елементом системи 5G, відповідним можливостям 5G NR. Очікується, що NB-IoT, будучи частиною екосистеми модулів інтернету речей 5G, стане видатним рішенням для підключення широкого спектру малопотужних пристроїв Інтернету речей. Стандарти 3GPP визнали роль NB-IoT в 5G і вивчають методи інтеграції пристроїв NB-IoT з базовою мережею 5G, чому сприяє технологія 5G NR. Цей прогрес дозволяє операторам мобільного зв'язку привести свої стратегії LPWAN у відповідність з досягненнями в області 5G, включаючи розгортання модулів 5G IoT. Визнання NB-IoT в рамках 3GPP і його сумісність з 5G NR підкреслюють його важливість у триваючому розвитку технології 5G. Зокрема, очікується, що випуск 16 3GPP буде докладно описано внутріполосное контексті розгортання NB-IoT поряд з 5G NR в спектрі 5G, що відповідає вимогам IMT-2020 до 5G.

Наскільки безпечна ця технологія NB-IoT

NB-IoT використовує захищені виділені канали зв'язку, використання яких забезпечує конфіденційність і цілісність даних. Шифрування даних додатково підвищує безпеку цієї технології. NB-IoT використовує протокол UDP, який відповідає вимогам безпеки при обміні даними. Крім того, оператори мобільного зв'язку можуть керувати безпечними сполуками, використовуючи захищену віртуальну приватну мережу (VPN), підключену до платформи операторів, створюючи шлях від пристрою до хмарного серверу клієнтів.

У чому різниця між GSM і NB-IoT?

В контексті технології стільникових мереж, зокрема при порівнянні Глобальної системи мобільного зв'язку (GSM) з вузькосмуговим Інтернетом речей (NB-IoT), спостерігається помітна різниця в потужності передачі по висхідній лінії та спектральної ефективності. NB-IoT, ключовий гравець у сфері підключення до Інтернету речей, демонструє максимальну потужність передачі для свого висхідного терміналу, яка на 10 дБ нижче, ніж у GSM, традиційного стандарту стільникового зв'язку. Незважаючи на таку низьку потужність передачі, менша мінімальна планована ширина смуги пропускання NB-IoT, 3,75 До або 15 До, призводить до того, що спектральна щільність потужності висхідної лінії зв'язку вищою на 0,8-6,9 дБ порівняно з GSM. Цей аспект підкреслює ефективність і спеціалізований дизайн NB-IoT для додатків Інтернету речей, що забезпечує підвищену продуктивність з точки зору використання спектра порівняно зі звичайною мережею GSM.

Що таке стандарт NB-IoT?

NB-IoT, або вузькосмуговий Інтернет речей, - це спеціалізований стандарт бездротового зв'язку, розроблений компанією 3GPP, всесвітньо визнаним авторитетом в області стандартів мобільного зв'язку, що охоплює як технології 4G, такі як LTE, так і технології 5G, такі як 5G NR.

Працюючи в тому ж діапазоні частот нижче 6 ГГц, що і 4G LTE, NB-IoT відрізняється тим, що розроблений спеціально для додатків Інтернету речей, на відміну від свого аналога 4G LTE і більш ранніх бездротових технологій. Цей акцент на IoT розділяється з LTE-M, ще одним стандартом, розробленим для цілей Інтернету речей. У конструкції NB-IoT пріоритет віддається аспектів, які мають вирішальне значення для підключення до Інтернету речей, таких як ефективне енергоспоживання, розширене покриття та здатність підтримувати велику кількість пристроїв з низькою пропускною здатністю, що робить його ідеальним рішенням для різних сценаріїв інтернету речей. Цей унікальний підхід позиціонує NB-IoT як ключовий елемент у розширюється ландшафті мереж Інтернету речей, що сприяє зростанню екосистем інтернету речей у всьому світі.

NB-IoT Для стаціонарних пристроїв

NB-IoT не повністю підтримує мобільність (LTE-M також підтримує голосовий зв'язок), на відміну від LTE-M, починаючи з версії 3GPP 13 (версія 14 має деякі поліпшення, як і в багатьох характеристиках NB-IoT).

NB-IoT в основному використовується в додатках і варіанти використання з фіксованими (стаціонарними) активами і пристроями, в той час як він також може використовуватися в рухомих об'єктах і пристроях. Існують певні програми, такі як програми NB-IoT в реальному часі з трекерами, програми для спільного використання велосипедів, екологічні програми з рухомими компонентами, інтелектуальна логістика і т. д.

З NB-IoT пристрою необхідно повторно вибирати клітинки по мірі переміщення; але з LTE-M це не так. Таким чином, вона набагато менше підходить для мобільних пристроїв (а повторний вибір елементів живлення впливає на термін служби батареї, оскільки вона споживає електроенергію). В цілому, основні засоби, такі як інтелектуальні лічильники або термінали торгових точок, є типовою областю NB-IoT, але не єдиною – і для 'справжньою безшовної мобільності' це LTE-M.

Додатки NB-IoT і приклади їх використання

Ця технологія широкосмугового бездротового зв'язку з низьким енергоспоживанням працює з будь-якого місця, від місця в самому центрі міста, де підключення до мережі максимально надійно, до глибоких підземних тунелів, проникнути в які набагато складніше. NB-IoT широко відомий своєю енергоефективністю і економічністю, що робить його очевидним вибором для широкого спектру застосувань.

Інтелектуальний Вимір
NB-IoT може бути використаний при використанні передової вимірювальної інфраструктури, яка забезпечує двосторонній зв'язок між лічильником і користувачем без фізичної присутності монітора. NB-IoT може полегшити пряме управління і моніторинг пристроїв з будь-якого конкретного місця у відповідності з зручністю власника устаткування.

Розумні міста
Сфера застосування NB-IoT необмежена, коли мова йде про розумних містах. Від Автоматичне Вуличне Освітлення Для Розумне управління відходами Для Розумна ПарковкаМожливості, що відкриваються для використання NB-IoT, незліченні. Інші програми включають підключені служби екстреної допомоги, моніторинг погоди та дорожнього руху.

Розумні Будинки Та Комерційна Нерухомість
NB-IoT може підключатися до датчиків, які призначені для сповіщення користувачів при виникненні збоїв в оптимально встановлених параметрах, таких як контроль доступу та управління ідентифікацією, температура в приміщенні, детектори диму, засоби управління освітленням, рівень кисню в закритих приміщеннях, сповіщення про вторгнення і пожежна сигналізація.

Охорона здоров'я/ Електронна охорона здоров'я
Технологія NB-IoT може втілити в життя ідею підключених персональних пристроїв, які вимірюють параметри здоров'я. Ці прилади, в основному у вигляді переносних пристроїв виявляються великою підмогою для літніх людей, які потребують постійному контролі параметрів свого здоров'я. NB-IoT є найбільш надійним і здійсненним варіантом, коли необхідно регулярно вимірювати і аналізувати такі параметри, як кров'яний тиск і частота серцевих скорочень.

Галузі 4.0
NB-IoT в якості базової технології використовується в різних промислових приладах, від інструментів точного землеробства в сільськогосподарському секторі до інтелектуальних полиць в секторі підключеної роздрібної торгівлі. NB-IoT забезпечує автоматизацію виробництва і моніторинг обладнання в режимі реального часу. Передові характеристики цієї технології дозволяють заводів і складів ефективно інтегрувати процеси та обладнання за рахунок прийняття рішень в режимі реального часу і підвищення ефективності.

Енергетика І Комунальні послуги
За допомогою технології NB-IoT ви можете легко приборкати надмірне споживання електроенергії та водних ресурсів, тим самим скоротивши будь-які пов'язані з цим втрати. Ця технологія виявляється виключно корисною при встановленні обладнання в підземних тунелях, підвалах і місцях проведення земляних робіт. NB-IoT володіє здатністю легко розшифровувати показання лічильника, видаючи кожну неясну інформацію, пов'язану з витоком або утрудненням потоку.

Сільськогосподарська промисловість
В сільськогосподарській промисловості NB-IoT може допомогти вам постійно відстежувати стан зростання ваших сільськогосподарських культур та стан домашньої худоби шляхом прийняття рішень на основі даних. Інтелектуальні датчики грунту та аналітика з підтримкою NB-IoT можуть допомогти автоматизувати фермерські процеси, такі як зрошення та внесення добрив, з допомогою точного землеробства, надаючи регулярні оновлення про заданих умовах.

Індустрія роздрібної торгівлі
Починаючи з управління ланцюжками поставок і закінчуючи логістикою, NB-IoT внесла свій внесок в оптимізацію безлічі аспектів роздрібної торгівлі. NB-IoT може спростити відстеження активів організації за умови, що відстеження носить непостійний характер. Ця технологія вважається ідеальною у випадках, коли відстеження здійснюється на великі відстані і споживає мало енергії.

Висновок

NB-IoT швидко стає популярним серед операторів зв'язку, виробників обладнання та піонерів галузі. Згідно з даними, опублікованими GSMA в березні 2019 року, в загальній складності 140 операторів в 69 країнах інвестують в мережі NB-IoT; при цьому 88 операторів в 50 країнах успішно розгорнули свої мережі. Основними ринками NB-IoT є Європа, Північна Америка, Азіатсько-Тихоокеанський регіон, Латинська Америка і Близький Схід. Схема розповсюдження NB-IoT спочатку була зосереджена в Європі, але тепер вони поширилися по всьому світу: Північна Америка, Азіатсько-Тихоокеанський регіон, Латинська Америка і Близький Схід.

NB-IoT перетворився на ключову технологію, яка підтримує бездротове підключення в ліцензованому спектрі пристроїв (статичним або мобільним). Пристрої Інтернету речей перетворять пропускну здатність бездротової мережі і збільшать попит на покриття по мірі переходу від статичних датчиків до мобільних датчикам з обмеженими затримками. Крім того, за оцінками Strategy Analytics, у 2020 році буде розгорнуто більше 3 мільярдів підключених пристроїв. Необхідність розвитку мережі радіодоступу та впровадження послуг NB-IoT має вирішальне значення для операторів мобільного зв'язку і споживачів, що використовують IoT.

Зв'яжіться з НАМИ, щоб прокоментувати і отримати рішення для ваших IoT-проектів!