物联网通信与网络技术

核心提示编辑导语:随着科技的发展,除了我们平常用到的网络之外,还有一个连接设备与设备之间的物联网;它把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理;本文作者分享了关于物联网LPWA通信技术,我们一起来看一下。01 什么是

编辑导语:随着科技的发展,除了我们平时使用的网络,还有连接设备的物联网;它通过射频识别等信息传感设备将所有物品与互联网连接,实现智能识别和管理;笔者分享了物联网中LPWA通信技术的相关信息。让我们看一看。

01什么是NB-IoT?

要了解什么是NB-IOT,首先要了解什么是低功耗广域网。它的英文名是低功耗广域网的诞生。它支持2.128个网络地址,这意味着地球上每平方英寸可以分配4.3×10 ^ 20个网络地址,为每一个物联网设备,尤其是传感器分配一个网络地址扫清了道路。

在未来,每台设备都将能够根据自己的网络地址“上网冲浪”并与其他设备“通信”。我们每天接触的3-4-5G主要用于人与人之间的网络交流;LPWAN存在的意义可以理解为为设备间的通信奠定了良好的通信网络基础,并且这种通信技术具有网络覆盖广、终端功耗低等特点,更适合大规模部署物联网应用。

在LPWAN之后,让我们开始介绍主角,NB-IOT。

b-IOT的全称是窄带-物联网,窄带物联网;基于蜂窝网络,可直接部署在GSM网络、UMTS网络或LTE网络,部署成本低;其传输距离可达十几公里,每个网络单元可支持接入5万台设备终端。

速度方面,NB-IoT的频率网络带宽为200kHz。传输速率一般在160 kbps到250 kbps之间;由于NB-IOT的通信结构和设备本身的数据接收和上报模式的设置,NB-IOT通信往往有10s的传输延迟。

0NB-IoT联网通信和工作模式?

B-IoT通信通常有以下几个部分:

B-IoT通信模块:具有NB-IoT通信模块的相关设备可以具备NB-IoT通信能力;电源模块:设备运行需要电力。对时间要求高的业务需要持续有线供电,比如智能路灯;对于延时要求不高的业务场景,纽扣电池或者家里常见的5号电池,比如电池埋在地下的NB-IoT水表,会使用3-5年。物联网卡:设备接入互联网的交通卡,用于设备通信。可以相应理解为,人们需要开通流量包才能上网;B-IoT通信基站:NB-IoT设备获取的信息需要发送到专门的NB-IoT基站,不支持ad hoc网络模式;目前,国内三大运营商甚至华为等厂商都在积极布局NB-IoT基站,沃达丰、德国电信、软银等十几家国外运营商也加入了NB-IoT基站网络的建设。用户:基站接收设备的数据并发送到相应的用户服务器,并基于服务器的数据在相应的PC和手机APP上进行相关的数据管理和页面显示。

物联网的三种工作模式

除了设备本身上报的数据外,设备可能还需要进行相应的业务动作,如关闭燃气阀门等。此时需要向设备下发操作指令,设备会接收并执行操作指令;但是发送指令必须先搜索相关设备,所以有以下几种工作模式。

模式1:待机模式

DRX,随时接收数据,跟随时监控是一样的,所以耗电最多,但是总能找到设备。

模式二:间歇睡眠懒人模式

EDRx:是指打开网络一段时间,然后关闭网络一段时间;开着的时候可以接收数据,关着的时候不可以;停止时间可以设置为几十秒到几个小时——不工作就睡觉,省电,找到设备需要几分钟甚至1-2h。

模式三:间歇睡眠懒人模式PLUS+

PSM:eDRX省电升级版,降低了eDRX切换网络的频率,低到每隔几天就开一次网。可能要一两天才能找到设备;同样,当网络开放时,您可以接收数据,但当网络不开放时,您无法接收数据。

总结:

各种模式存在的核心是满足各种场景的应用需求,最大限度降低设备运行的能耗,延长设备的工作时间和寿命。

每种模式都可以切换,工作状态可以通过相关传感器切换,如加速度传感器、动作切换触发器等;比如智能井盖,当加速度传感器检测到反转时,可以从“懒人休息模式”切换到DRX模式,随时准备报告最新的井盖状态,未雨绸缪。

3NB-IoT适用于什么条件?什么场景?

B-IoT网络通信更适合终端分散、环境网络信号恶劣、无稳定电源、传输速率要求相对较高、中高频上行数据传输等情况。

主要场景应用有自行车共享、智能门锁、智能路灯、智能监控、水电抄表、智能烟感等。

0nb-IOT水电抄表典型应用介绍

目前,N-IoT通信技术在能源电力行业应用最为成熟。只要安装一个带有NB-IoT通信模块的水表,就可以实现远程抄表,NB水表一般都是电池供电。

一般来说,NB水电表设备每15分钟采集一次实时数据,一天就是96个数据。数据可以通过已建立的协议实时发送,或者每天或每隔几天报告一次。所需要做的就是将收集到的数据打包。

如图,水电表定时通过NB-IoT通信模块将采集的数据上传到NB-IoT通信基站,基站将接收到的数据发送到相应的服务器;而PC管理后台和手机应用都是基于服务器来显示和管理相应的数据。

5nb-IOT的优缺点?

IOT的优势:

多连接:每台设备可支持50000台设备终端连接管理。信号好:与LTE相比,NB-IoT有20dB的增益,相当于发射功率增加100倍,即覆盖范围增加100倍。即使水表埋在井盖下,NB-IoT也不会影响信号的收发。无需网关组网:成本低,组网操作更灵活简单。低功耗:10年待机。B-IoT的缺点:

高密度网络不适合集中式管理模式。一个单元可以支持10万个NB-IoT终端接入。轮换训练增加了系统负担。模块成本高:相比较而言,NB-IoT模块比ZigBee、lora等NB-IoT芯片更贵。硬件成本、安装成本和服务成本等相关的人工和实施成本很高。本文由@知识农民原创发布。每个人都是产品经理。未经许可,禁止复制。

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