窄带物联网的工作原理是什么

窄带物联网(NB-IoT)是一种专为蜂窝网络设备和服务而开发的低功耗广域网(LPWAN)无线电技术标准。它由 3GPP 组织制定,旨在实现室内覆盖、低成本、长电池寿命和高连接密度。NB-IoT 使用 LTE 标准的一个子集,但将带宽限制在 200kHz 的单个窄带。它使用 OFDM 调制进行下行通信,使用 SC-FDMA 进行上行通信。NB-IoT 的工作原理是利用窄带频谱和低功耗技术,为物联网设备提供低成本、低功耗、广覆盖的无线连接。


窄带物联网有哪些优势

窄带物联网有哪些优势_低功耗

低功耗

窄带物联网设计具备低功耗优势,设备可在单个电池供电下运行数年。

窄带物联网有哪些优势_广泛覆盖和良好穿透性

广泛覆盖和良好穿透性

窄带物联网能够在偏远或地下区域实现连接。

窄带物联网有哪些优势_适合低数据率应用

适合低数据率应用

窄带物联网针对不频繁数据传输的低数据率应用进行了优化。

窄带物联网有哪些优势_低成本

低成本

窄带物联网的设备和网络部署成本低廉。

窄带物联网有哪些优势_大规模部署

大规模部署

窄带物联网在给定区域内支持大量连接设备,适合大规模物联网部署。


窄带物联网的组成部分有哪些

窄带物联网(NB-IoT)是一种低功耗广域网(LPWAN)技术,旨在为物联网设备提供广域网连接。它的组成部分主要包括以下几个方面:

窄带物联网的组成部分有哪些_NB-IoT设备

NB-IoT 设备

NB-IoT 设备是窄带物联网的核心组成部分,包括各种传感器、追踪器、计量表等,这些设备被赋予了窄带物联网计算能力,可以收集环境数据并通过互联网进行通信。常见的 NB-IoT 设备有模块(60.4%)、资产追踪器(25.4%)、路由器(5.6%)、数据记录器、家庭智能设备、智能手表、USB 调制解调器和车载单元等。

窄带物联网的组成部分有哪些_NB-IoT网络基础设施

NB-IoT 网络基础设施

NB-IoT 网络基础设施包括基站和核心网络,用于实现 NB-IoT 设备与物联网应用之间的连接和通信。NB-IoT 使用 LTE 标准的一个子集,带宽仅限于 200kHz 的单个窄带,下行链路使用 OFDM 调制,上行链路使用 SC-FDMA。

窄带物联网的组成部分有哪些_NB-IoT芯片和模块

NB-IoT 芯片和模块

NB-IoT 芯片和模块为小型物联网设备提供了集成连接所需的硬件和软件组件。一些公司已推出集成了 NB-IoT 和 LTE-M 模块的屏蔽板和创客板。

窄带物联网的组成部分有哪些_NB-IoT软件和平台

NB-IoT 软件和平台

NB-IoT 软件和平台用于整合来自各种 NB-IoT 设备的数据,利用机器学习或人工智能进行分析,并做出明智决策传递回设备。


如何搭建窄带物联网

窄带物联网(NB-IoT)是一种低功耗广域网(LPWAN)技术,专为物联网设备设计,可实现低成本、低功耗和高连接密度的物联网连接。要搭建一个NB-IoT系统,需要遵循以下几个关键步骤:

如何搭建窄带物联网_采用NB-IoT技术标准

采用 NB-IoT 技术标准

NB-IoT 使用 LTE 标准的一个子集,将带宽限制在 200kHz 的单个窄带内,下行链路采用 OFDM 调制,上行链路采用 SC-FDMA 调制。这种设计使 NB-IoT 能够实现低功耗、低成本和高连接密度的物联网连接。

如何搭建窄带物联网_选择合适的硬件和软件解决方案

选择合适的硬件和软件解决方案

目前已有多家公司推出了 NB-IoT 硬件和软件解决方案,以支持 NB-IoT 集成。

如何搭建窄带物联网_遵循NB-IoT技术规范

遵循 NB-IoT 技术规范

在搭建 NB-IoT 系统时,需要严格遵循 NB-IoT 技术规范,包括使用规定的频段、调制方式、信号处理等,并利用各供应商提供的兼容硬件和软件解决方案。


窄带物联网的类型有哪些

01

NB-IoT (Narrowband IoT)

由一个标准化组织开发的低功耗广域网(LPWAN)无线技术标准,专注于室内覆盖、低成本、长电池寿命和高连接密度。它使用一种标准的一个子集,但带宽仅限于 200kHz 的窄带。

02

eMTC (Enhanced Machine Communication)

一种物联网技术,比 NB-IoT 提供更高的数据速率和更低的时延。

03

EC-GSM-IoT

基于一种现有网络的物联网技术,为该网络提供物联网连接。

04

LTE-M (LTE for Machines)

无责任周期限制,在授权频谱上运行,适用于需要更频繁通信的物联网应用。


窄带物联网的标准和规范有哪些

窄带物联网(NB-IoT)是一种专为蜂窝网络设备和服务而开发的低功耗广域网(LPWAN)无线电技术标准。以下是关于NB-IoT标准和规范的几个关键点:

3GPP Release 13 标准

NB-IoT 的规范在 2016 年 6 月被冻结在 3GPP Release 13(LTE Advanced Pro)中。该标准将 NB-IoT 定义为一种利用 200kHz 窄带宽的 LTE 技术,用于下行链路采用 OFDM 调制,上行链路采用 SC-FDMA 调制。

与其他 3GPP 物联网技术并存

除了 NB-IoT,3GPP 还推出了其他物联网无线接入技术,如增强型通信和 EC-GSM-IoT。这些技术可以根据不同的应用场景和需求进行选择和部署。


窄带物联网的安全性

窄带物联网(NB-IoT)作为一种低功耗广域网络技术,在设计时考虑了安全性问题。NB-IoT 继承了 LTE 网络的安全机制,包括用户身份认证、数据加密和完整性保护等。然而,由于 NB-IoT 设备的资源有限,传统的安全机制可能无法直接应用,需要进行优化和简化。总的来说,NB-IoT 的安全性能够满足大多数物联网应用场景的需求。


窄带物联网有哪些应用场景

智能抄表

窄带物联网专为低功耗、低成本和高连接密度的物联网应用而设计,非常适合不频繁传输数据的应用场景,如公用事业抄表。

资产跟踪

窄带物联网可用于跟踪和监控各种资产,如货物运输、车辆管理等。

智慧城市应用

窄带物联网可应用于智慧城市的各种场景,如环境监测、停车管理、路灯控制等。

工业自动化

窄带物联网可用于工厂和生产线的自动化监控,如设备状态监测、工艺参数采集等。

室内覆盖

窄带物联网侧重于室内覆盖,适合应用于楼宇自动化、家居安防等室内场景。

长电池寿命

窄带物联网设备功耗低,电池寿命长,适合部署在偏远或不易维护的区域。


窄带物联网的发展历程是什么

窄带物联网(NB-IoT)是一种专为蜂窝网络设备和服务而开发的低功耗广域网(LPWAN)无线电技术标准。它的发展历程可以概括为以下几个阶段:

01

标准制定

NB-IoT 的技术规范在 2016 年 6 月被 3GPP 冻结在 Release 13(LTE Advanced Pro)版本。NB-IoT 的设计目标是实现室内覆盖、低成本、长电池寿命和高连接密度,它使用带宽仅为 200kHz 的窄带作为 LTE 标准的一个子集。

02

商用部署

随着标准的确立,NB-IoT 开始在全球范围内商用部署。2019 年 3 月,全球移动供应商协会(GSA)宣布,已有 100 多家运营商部署或开发 NB-IoT 或 LTE-M 网络。为推动 NB-IoT 的采用,一些公司开发了支持 NB-IoT 的制造板和模块,用于物联网应用。

03

硬件创新

伴随着 NB-IoT 网络的铺开,硬件创新也在不断推进。2023 年初,一些公司发布了将特定芯片与 NB-IoT/LTE-M 平台相结合的物联网板,为 NB-IoT 应用提供了新的硬件选择。

04

应用拓展

作为一种面向物联网的 LPWAN 技术,NB-IoT 正在各行业中不断拓展应用场景,如智能城市、智能家居、智能农业、资产追踪等领域。


窄带物联网与其他物联网技术的区别是什么

窄带物联网(NB-IoT)是一种专门为物联网设备和服务设计的低功耗广域网(LPWAN)无线电技术标准。与其他物联网技术相比,具有以下显著区别:

低功耗和长电池寿命

NB-IoT 的设计目标之一是实现极低的功耗,从而延长终端设备的电池寿命。与传统的蜂窝物联网技术(如 2G 和 3G)相比,NB-IoT 的功耗更低,电池寿命更长。这使得 NB-IoT 非常适合于需要长期无人值守运行的物联网应用场景。

低成本和高连接密度

NB-IoT 旨在提供低成本的物联网连接,并支持高密度的设备连接。它利用现有的蜂窝网络基础设施,无需大规模新建网络,从而降低了部署成本。同时,NB-IoT 可以在单个蜂窝小区内支持大量设备连接,满足高连接密度的需求。

优异的室内覆盖和穿透能力

与其他无线技术(如 Wi-Fi 和蓝牙)相比,NB-IoT 具有更好的室内覆盖和穿透能力。它可以有效穿透墙壁、地下等障碍物,为室内和地下环境提供可靠的物联网连接。这使得 NB-IoT 非常适合于智能家居、智能建筑等应用场景。

低数据率和低通信频率

NB-IoT 针对低数据率和低通信频率的物联网应用进行了优化。它专注于小数据包的传输,如传感器数据、状态更新等,而不适合高带宽的应用。这种特性使得 NB-IoT 非常适合于智能计量、资产跟踪、环境监测等应用场景。


窄带物联网面临的挑战有哪些

01

室内覆盖范围

为窄带物联网设备提供良好的室内覆盖是一项挑战。

02

低成本要求

窄带物联网设备需要以低成本生产和部署。

03

长电池寿命

需要确保窄带物联网设备能够长期使用而无需频繁更换电池。

04

高连接密度

窄带物联网需要支持大量设备的同时连接。

05

安全性问题

物联网技术的快速发展带来了严重的安全挑战,如使用弱认证、忘记更改默认密码等。

06

通信安全限制

物联网通信安全技术的局限性导致了各种安全问题。


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