NB-IoT窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的“毛細(xì)血管” 連接更廣闊的智能世界

  ICC 根據(jù)Counterpoint的Q2數(shù)據(jù)表明，2021年Q2季度全球蜂窩通訊模組出貨量達(dá)到了1億。其中，NB-IoT模組的出貨量位于第三，僅次于5G和Cat.1模組。在該季度，中國出貨的NB-IoT模組占據(jù)了全球的85%。與傳統(tǒng)2G、3G、4G蜂窩通信模式相比，NB-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢(shì)，使其可以廣泛應(yīng)用于多種垂直行業(yè)，逐漸被越來越多的企業(yè)產(chǎn)品所采用。

  什么是NB-IoT?

  NB-IoT，窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things)是萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。我們知道，物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)主要分為兩類：一類是局域通信技術(shù)，如Zigbee、Wi-Fi 、藍(lán)牙等;另一類是LPWA廣域通信技術(shù)，又可分為未授權(quán)頻譜的 LoRa、SigFox 等技術(shù)和授權(quán)頻譜下的蜂窩通信技術(shù)。

  NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。

  NB-IoT的3種部署方式

  獨(dú)立部署(Standalone)是最單純的部署方式，但需要一段自己的頻譜。將NB-IoT部署在傳統(tǒng)的2G頻譜或其它的離散頻譜，利用現(xiàn)網(wǎng)的空閑頻譜或新的頻譜，不與現(xiàn)行LTE網(wǎng)絡(luò)形成干擾。獨(dú)立部署模式使用獨(dú)立的200kHz系統(tǒng)帶寬部署NB-IoT載波，而NB-IoT真正使用的是180kHz傳輸帶寬，兩邊各留10kHz的保護(hù)帶。在這種部署場(chǎng)景下，對(duì)于有GSM頻譜資源的運(yùn)營商來說，比較方便，相當(dāng)于使用一個(gè)獨(dú)立GSM頻點(diǎn)，即可滿足NB-IoT部署需求。

  保護(hù)帶部署(Guard-Band)是將NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署在LTE頻譜邊緣的保護(hù)頻段，使用較弱的信號(hào)強(qiáng)度，可以最大化地利用頻譜資源。保護(hù)帶部署模式的優(yōu)點(diǎn)是不需要一段自己的頻譜，缺點(diǎn)是可能發(fā)生與LTE系統(tǒng)的干擾問題。LTE系統(tǒng)在帶寬的兩端都存在保護(hù)帶。把NB-IoT載波使用的180kHz傳輸帶寬放置在LTE系統(tǒng)的保護(hù)帶內(nèi)，對(duì)于無GSM頻譜、只有LTE頻譜的運(yùn)營商來說，這是一種比較容易的部署方案。

  帶內(nèi)部署(In-Band)是將NB-IoT部署在LTE帶內(nèi)的一個(gè)PRB資源，作為NB-IoT工作載波，通常選擇在低頻段上，保證更廣的覆蓋率和較好的傳播特性。在帶內(nèi)部署模式下，NB-IoT和LTE系統(tǒng)存在一定的耦合關(guān)系，同時(shí)NB-IoT的容量覆蓋也受到了限制。

  NB-IoT的優(yōu)勢(shì)

  1、深度覆蓋：NB-IoT的覆蓋比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)約20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力，即使是地下車庫這類信號(hào)難以到達(dá)的地方也能覆蓋到。

  2、海量連接：相比2/3/4G通信系統(tǒng)，NB-IoT有50—100倍的上行容量提升。在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)，足以滿足未來智慧家庭中大量設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求。

  3、超低功耗：低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一項(xiàng)重要指標(biāo)，尤其是在一些無法經(jīng)常更換電池的場(chǎng)景。NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、小速率應(yīng)用，因此NB-IoT的設(shè)備功耗可以做到非常小。此外，NB-IoT還引入了超長DRX(非連續(xù)接收)和PSM省電模式，大大延長了設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

  4、較低成本：NB-IoT無需重新建網(wǎng)，且射頻和天線基本上都是復(fù)用的。低速率低功耗低帶寬的特性更是突出了NB低成本的優(yōu)勢(shì)。此外，由于芯片的成本往往和尺寸相關(guān)，尺寸越小，成本就越低，于是模組的成本也隨之降低。

  5、穩(wěn)定可靠：NB-IoT可直接部署于GSM、UMTS或LTE網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基站復(fù)用，以降低部署的成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，使用單獨(dú)的180KHz頻段，不占用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的語音和數(shù)據(jù)帶寬。

  美格智能NB-IoT模組加速物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)智能化

  今年年初，美格智能攜手行業(yè)領(lǐng)先的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)公司移芯通信發(fā)布了多款NB-IoT模組產(chǎn)品(SLM130、SLM160、SLM190)，旨在為窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)領(lǐng)域基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)注入新鮮活力，幫助更多物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的低功耗產(chǎn)品接入網(wǎng)絡(luò)。

  美格智能SLM130、SLM160、SLM190三款NB-IoT無線通信模組具有高性能、高可靠、低功耗、寬電壓的行業(yè)優(yōu)勢(shì)。其中，SLM130采用的是移芯EC616平臺(tái)，SLM160和SLM190采用EC616S平臺(tái)，支持Release14，包括CAT-NB2、2-Harq、OTDOA等特性;內(nèi)置Cortex-M3內(nèi)核，最高主頻204MHz，內(nèi)置4MB Flash，內(nèi)存充足;EC616還支持26個(gè)GPIO口，3路UART，2路SPI，2路I2C，4路ADC，溫度傳感器，電池電壓檢測(cè)等。

  該三款模組均采用高集成度設(shè)計(jì)方案，LCC封裝，易于批量生產(chǎn)。模組尺寸各自兼容市場(chǎng)相關(guān)主流產(chǎn)品，支持超寬電壓、超低功耗、超高靈敏度，支持中國移動(dòng)OneNET、中國電信、華為OceanConnect和阿里云等物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)，支持國內(nèi)全網(wǎng)通頻段，內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議棧，方便應(yīng)用，支持低電壓供電(2.2V~4.5V)，內(nèi)置eSIM卡位置，小功率省電設(shè)計(jì)，可滿足絕大部分的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)用需求，包括智能水表、智能燃?xì)獗?、智能停車、智能煙感、智慧城市、共享設(shè)備、安防、資產(chǎn)追蹤、智能家電、可穿戴設(shè)備、農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)以及其它諸多行業(yè)。

  ▲應(yīng)用場(chǎng)景

  目前，從接入網(wǎng)絡(luò)上看，NB-IoT的上行傳輸方案支持單音傳輸和多音傳輸兩種形式。單音方案支持更好的覆蓋、容量與終端功耗;多音方案可用于支持更大的峰值速率。

  從技術(shù)特點(diǎn)上看，NB-IoT的部署方式較為快捷、靈活。從功耗和性能上看，NB-IoT終端的功耗低。從成本和市場(chǎng)推廣上看，因?yàn)镹B-IoT可直接部署于2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)基站的射頻與天線可以復(fù)用。

  NB-IoT可以適應(yīng)從固定連接到移動(dòng)連接的各行業(yè)豐富應(yīng)用場(chǎng)景，因此我們相信伴隨技術(shù)和市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，一定會(huì)衍生出非常多的應(yīng)用場(chǎng)景和產(chǎn)品需求。

  未來，美格智能將繼續(xù)與行業(yè)伙伴進(jìn)行深入合作，全力推進(jìn)多行業(yè)NB-IoT技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景落地，加速產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟和商業(yè)化，為萬物智聯(lián)的千行百業(yè)創(chuàng)造無限可能。