Wie NB- IoT die Zukunft des Internets der Dinge beeinflussen wird
Die Einführung von 5G ist für 2020 geplant. In diesem Beitrag geht es um NB- IoT und seine technischen Aspekte, die es für das Internet der Dinge so wichtig machen. IoT , auch bekannt als LTE Cat NB1, soll Milliarden von Geräten intelligenter verbinden Weg. Es ist kosteneffizient, unterstützt einen geringeren Stromverbrauch für den Einsatz kostengünstiger Geräte und bietet eine breite Abdeckung. Diese Low Power Wide Area (LPWA)-Technologie macht Skaleneffekte zu einer gültigen Theorie für die IoT Branche; Es verbindet sich praktisch überall und funktioniert mit bereits etablierten Mobilfunknetzen.
Eine der Hauptanforderungen für die Realisierung neuer MTC-Anwendungen ist die Bereitstellung eines Funkzugangsnetzwerks, das den Batterieverbrauch senken, ein großes Gebiet abdecken, kostengünstige Geräte effizient mit Strom versorgen und unterschiedliche Spektrumszuteilungen von Betreibern berücksichtigen kann. Zu den MTC-Anwendungen zählen Smart Metering, Grundstücksüberwachung, Landwirtschaft sowie Flotten- und Logistikmanagement. Große MTC-Geräte arbeiten normalerweise mit kleinen Datenmengen und befinden sich häufig an Orten mit schwierigen Signalreichweiten. Zum Beispiel Wälder, Bauernhöfe oder Keller.
Der Betrieb im Rahmen eines lizenzierten Spektrums erleichtert die Sicherstellung von Abdeckung und Leistung. Technologien, die unter nicht lizenzierten Spektren laufen, bergen das Risiko unkontrollierter Störungen, die die Gesamtleistung vieler Geräte im Netzwerk beeinträchtigen.
Akku- und Reichweitenleistung
Die Standortdichte und das Verbindungsbudget sind die Hauptfaktoren, die die Abdeckung des Mobilfunknetzes beeinflussen. Im Vergleich zu anderen Technologien wie GPRS, WCDMA und LTE beträgt das Verbindungsbudget von NB IoT 20 dB und funktioniert mit geringeren Datenbereichen.
In den technischen Details zum Linkbudget können wir Folgendes hervorheben:
| NB: IoT | 164 dB |
| GPRS | 144 dB |
| LTE | 142,7 dB |
Diese 20-dB-Verbesserung könnte bedeuten, dass andere Faktoren wie Anforderungen für MTC-Anwendungen geopfert werden müssten, aber das ist nicht der Fall. NB: IoT erfüllt die Anforderungen an Ratenlatenz und Akkulaufzeit. Die Langlebigkeit hängt davon ab, wie effizient Geräte in den „Schlafmodus“ wechseln können, der es ermöglicht, einige Teile des Akkus herunterzufahren, wenn sie nicht benötigt werden.
NB: IoT verwendet zwei Haupt-RRC-Protokollzustände, genau wie LTE:
| RRC_idle | Spart Strom und Ressourcen beim Versenden von Messberichten |
| RRC_connected | Geräte empfangen und senden Daten direkt |
NB: Flexibilität IoT Design
NB: Insbesondere IoT Technologie unterstützt eine Reihe von Datenraten. Dies hängt von der Kanalqualität bzw. dem Signal-Rausch-Verhältnis und der Anzahl der Ressourcen in bestimmten Bereichen (Bandbreite) ab. Außerdem verfügt jedes Gerät über ein spezifisches Leistungsbudget, was dazu führt, dass die Leistung mehrerer Geräte gebündelt wird.
In einigen Fällen werden NB- IoT Geräte eher von der Signalstärke als von der Bandbreite beeinflusst. Diese Geräte können die Übertragungsenergie ohne Leistungseinbußen auf eine geringere Bandbreite konzentrieren. Durch diese Effizienz wird Bandbreite für andere Geräte frei. Hinweis: IoT verwendet Töne oder Unterträger anstelle von Ressourcenblöcken. Seine Bandbreite beträgt 15 kHz, ein erheblicher Unterschied im Vergleich zu einem Ressourcenblock, dessen effektive Bandbreite 180 kHz beträgt.
In verschiedenen Situationen, sowohl in Gebieten mit guter als auch schlechter Abdeckung, ist es möglich, die Datenraten durch Hinzufügen von mehr Bandbreite zu erhöhen. Durch die Zuweisung von Geräten mit mehreren Tönen oder Unterträgern könnten die Datenraten um das Zwölffache erhöht werden. Dieser Ansatz verbessert die Kapazitäten. Dies ist der Fall, wenn die Geräte eine gute Abdeckung haben und die Datenübertragung schnell erfolgt. In den meisten Fällen wird eine gute Abdeckung erreicht, wenn NB- IoT Geräte in dichten Netzen eingesetzt werden oder sich die meisten Geräte innerhalb des ursprünglichen LTE-Abdeckungsbereichs befinden.
Es ist bemerkenswert, dass NB- IoT mit großartigem Multiplexing und anpassbaren Datenraten entwickelt wurde. Die Zielkapazität bei 3GPP wurde auf 40 Geräte pro Haushalt oder etwa 52.200 pro Zelle (in Städten wie London) festgelegt. Simulationen wurden mit 200.000 Geräten pro Zelle durchgeführt, viermal besser als das ursprüngliche Ziel. Sicherlich wird NB- IoT bei der Veröffentlichung die Datenratenanforderungen erfüllen.
Über Geräte
Erschwingliche Modems sind für den Einsatz von Sensoren in großem Maßstab ein Muss. Prozesse zur Erkennung und Meldung verschiedener Variablen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit müssen optimiert werden. Bei sensorlastigen Anwendungen sollten Datenrate und Latenz geringer sein. NB: IoT ist eine Lösung, die diese Anforderungen erfüllen kann, was die Aussage unterstützt, dass es zu mehr Effizienz führt. Hinweis: IoT -Geräte haben gezeigt, dass sie niedrigere Spitzendatenraten auf der physikalischen Schicht im Bereich von 100–200 Kbit/s unterstützen können, bei Single-Tone-Geräten sogar deutlich niedriger.
Es gibt noch weitere Aspekte der Geräteoptimierung, die wir uns ansehen können. LTE MBB benötigt beispielsweise zwei Antennen, während NB- IoT -Geräte eine einzige Empfängerantenne benötigen. Somit benötigen der Verhältnis- und Basisbanddemodulator nur eine einzige Empfängerkette.
Einer der Vorteile der schmalen Bandbreite (200 kHz bei NB- IoT gegenüber 1,4 MHz bis 20 MHz bei anderen Technologien) ist die Komplexität der Analog-Digital- und Digital-Analog-Umwandlung, Kanalschätzung und geringere Pufferung.
NB: IoT macht Branchen intelligenter
| Städte | Die Verfolgung einer Stadt erfordert viele Aspekte und damit Kosteneffizienz. Hinweis: IoT und LTE ermöglichen die Steuerung von Straßenbeleuchtung, freien Parkplätzen, Umgebungsbedingungen usw. Wie bereits erwähnt, werden NB- IoT -Modems einen sehr wettbewerbsfähigen Preis haben. Module werden beispielsweise auf 5 $ geschätzt. |
| Gebäude | Hinweis: IoT kann als Unterstützung für die Breitbandverbindung im Gebäude dienen. Die Sicherheit wird auch dadurch gewährleistet, dass Sensoren über LPWA-Netzwerke direkt an das Überwachungssystem angeschlossen werden. |
| Messung | Die wohl wichtigste Voraussetzung für Smart Metering ist die Netzabdeckung. Manchmal werden Messgeräte an schwierigen Orten wie abgelegenen ländlichen Gebieten oder im Untergrund angezeigt. Hinweis: IoT ist für die Überwachung von Gas- und Wasserzählern durch regelmäßige und kleine Datenübertragung gut vorbereitet. Dies führt zu einer deutlich besseren Abdeckung. |
| Verbraucher | Cat M1 (manchmal auch als NB IoT Alternative bezeichnet). Beide Technologien sind in der Lage, eine große Anzahl von Sensoren zu unterstützen, von hoher bis geringer Datenaktivität. Für Verbraucher sind Wearables der Grundstein des IoT . Eine der größten Herausforderungen für IoT Hersteller besteht darin, nachhaltige Geschäftsmodelle anzugehen. Die Wartung von Sensoren und Geräten könnte im Laufe der Zeit teurer sein als die Produktion. |
Einpacken
Jetzt verstehen Sie, was NB- IoT ist, wie es funktioniert und was es von anderen LPWAN-Technologien unterscheidet. Neue IoT Initiativen werden unter besseren Netzwerken und Geräten funktionieren, die dazu beitragen, ein sehr attraktives Geschäft zu schaffen. Erstellen und skalieren Sie Ihr eigenes Internet-of-Things-Projekt mit Ubidots .
Quellen und weitere Informationen:
NB – IoT : eine nachhaltige Technologie zur Verbindung von Milliarden von Geräten