Всем давно известно об основных особенностях NB-IoT, в том числе о сверхнизкой стоимости, сверхнизком энергопотреблении, сверхшироком покрытии и сверхбольшом количестве подключений. Предполагается, что некоторые люди немного запутались в понимании сути этих характеристик, а в Интернете нет подробного объяснения этих четырёх особенностей, поэтому в данной статье вы найдёте подробное объяснение четырёх особенностей NB-IoT .
4 основные особенности NB-IoT
(1) Сверхнизкая стоимость
(2) Сверхнизкое энергопотребление
(3) Максимальный охват
(4) Соединение сверхбольшого размера
сверхнизкая стоимость
Сверхнизкая стоимость NB-IoT основана на решении Single RAN, предоставляемом компанией Huawei. Оно поддерживает модернизацию и трансформацию существующего сетевого оборудования, что позволяет снизить затраты на построение и обслуживание сети. Кроме того, чип NB-IoT специально разработан для Интернета вещей и предназначен исключительно для работы в узкополосном режиме с низкой скоростью передачи данных. В соответствии с требованиями Интернета вещей он поддерживает только одну антенну и полудуплексный режим. Это также упрощает обработку сигналов и значительно снижает стоимость чипа. Именно поэтому NB-IoT отличается низкой стоимостью.
Сверхнизкое энергопотребление
Давайте рассмотрим особенности сверхнизкого энергопотребления технологии NB-IoT. Требования к связи устройств IoT отличаются от требований мобильных телефонов. Устройства IoT, как правило, отправляют пакеты данных только в восходящем канале, и решение о необходимости отправки принимают самостоятельно. Им не нужно постоянно находиться в режиме ожидания и ждать вызовов от других терминалов. Для небольших пакетов данных и сценариев применения IoT с нечастым использованием в NB-IoT предусмотрены два уникальных режима энергосбережения: PSM и sDRX.
(1) Режим PSM
Среди них режим PSM является наиболее энергосберегающим. (В режиме PSM оконечное устройство отправляет пакеты данных, находясь в активном состоянии, а затем переходит в состояние мониторинга пейджинга, чтобы отслеживать, не пришли ли сообщения со стороны сети.) Кроме того, для снижения энергопотребления в режим мониторинга вызова добавлены интервалы пауз. В режиме PSM в процесс мониторинга вызова вставляется состояние простоя. По окончании мониторинга вызова терминальное устройство переходит в спящее состояние. Оно больше не выполняет никаких действий, связанных со связью, и не выходит из этого состояния до тех пор, пока не поступит запрос на отправку данных. После этого данные отправляются.
В режиме PSM терминал по-прежнему зарегистрирован в сети, но в этот момент связь с ним отсутствует. Поэтому, когда терминал находится в режиме энергосбережения PSM, не все управляющие команды, отправляемые бизнес-платформой, доходят до терминала в режиме реального времени. Управляющие команды, направляемые вниз по цепочке, необходимо кэшировать на платформе IoT.
С учетом особенностей работы терминалов Интернета вещей (IoT) терминал 99% времени находится в режиме ожидания. Благодаря этому энергопотребление остается на очень низком уровне. Таким образом, обеспечивается сверхнизкое энергопотребление устройства.
(2)eDRX
Расширенный прерывистый прием, соответствующий стандарту DRX.
Технология DRX предполагает прерывистый прием пейджинговых сообщений, поскольку декодирование таких сообщений требует значительных затрат энергии. Таким образом, DRX также является важным способом экономии энергии для терминалов беспроводной связи.
Технология eDRX разработана на основе DRX с целью дальнейшего увеличения продолжительности периода сна терминала в режиме ожидания и сокращения числа ненужных запусков приемного устройства. В режиме PSM она значительно повышает доступность нисходящего канала.
В случае двух режимов энергосбережения — PSM и eDRX — терминалы NB-IoT могут использоваться независимо друг от друга, при этом их сценарии применения также различаются.
Сценарий 1: Бизнес в сфере интеллектуальных счетчиков воды
Водомеры с поддержкой NB-IoT будут работать в режиме PSM
Сценарий 2: Прокат велосипедов, логистика и распределение
Терминалы NB-IoT будут работать в режиме eDRX
Терминалы NB-IoT также могут одновременно использовать протоколы eDRX и PSM. Если период активации PSM превышает длительность цикла eDRX, терминальное устройство может перейти в цикл eDRX для минимизации энергопотребления.
Супер-освещение
Ознакомившись с особенностями сверхнизкого энергопотребления NB-IoT, давайте рассмотрим особенности его широкого покрытия. Учитывая особенности развертывания Интернета вещей, существующие технологии доступа не позволяют в полной мере удовлетворить требования к глубокому покрытию. NB-IoT специально разработан для Интернета вещей, в частности для связи по стандарту LPWA.
Благодаря технологии повторной передачи во временной области и улучшенной спектральной плотности мощности система MCL демонстрирует повышение коэффициента усиления на 20 дБ по сравнению с сетями GSM и LTE. Таким образом, за характеристиками «суперпокрытия» стоят несколько упомянутых концепций и технологий, а именно:.
MCL (Max Coupling Loss) — максимальные потери на соединении позволяет оценить зону покрытия. Чем выше значение, тем шире зона покрытия. Обычно показатель MCL для LTE составляет 142,7. MCL для GSM составляет 144, тогда как MCL для NB-IoT может достигать 164. Этот прирост в 20 дБ позволяет NB-IoT проникать на две стены дальше, чем GSM. Эта часть прироста достигается за счет улучшения спектральной плотности мощности и повторной передачи.
NB-IoT передает данные через поднесущие частоты 15 кГц, что позволяет увеличить коэффициент усиления на 11 дБ по сравнению с передачей в полосе пропускания 180 кГц. Внедрение метода кодирования с повторной передачей позволяет повысить надёжность передачи при плохих условиях канала за счёт повторной передачи. Это позволяет увеличить коэффициент усиления в нисходящем канале на 9 дБ, а в восходящем — на 12 дБ.
Благодаря широкому радиусу действия NB меньшее количество станций может обеспечивать покрытие более обширной территории и более высокую степень проникновения сигнала, который способен проникать сквозь перекрытия и доходить до подвалов. Это позволит использовать оборудование, установленное в скрытых местах, например водосчетчики, а также устройства, требующие широкого покрытия. Такая технология находит применение в таких сферах, как отслеживание повторных событий.
Сверхбольшое соединение
Базовая станция NB-IoT разработана с учетом особенностей модели «Интернета вещей». Модель трафика «Интернета вещей» отличается от модели трафика мобильной связи. Ее особенность заключается в том, что существует большое количество терминалов, однако пакеты, отправляемые каждым из них, имеют небольшой размер и не предъявляют высоких требований к задержке.
На основе модели трафика «Интернета вещей» можно разработать больше вариантов доступа для пользователей и сохранить больше пользовательских контекстов.
