Обзор NB-IoT и применение в IOT
Новости
NEKTA
Система Интеллектуального Учета ресурсов
NEKTA CS
Личный кабинет потребителя
NEKTA Oil
Цифровое месторождение
Продукты экосистемы NEKTA
Современные IoT решения для различных сфер бизнеса
Всё о сообществе NEKTA
Крупнейшее объединение IoT-экспертов
Вся информация о NEKTA
Мы создаем современные IoT решения для различных сфер бизнеса
NB-IoT (Narrow Band Internet of Things или узкополосный интернет вещей) — это стандарт связи, разработанный для маломощных устройств с небольшим объемом данных. Технология NB-IoT обеспечивает множество преимуществ для решений Интернета вещей (IoT), включая более широкое покрытие, меньшее энергопотребление, более длительный срок службы батареи и более быстрое обновление сети. В этой статье мы дадим исчерпывающее описание технологии, ее особенностей, преимуществ и применение в IoT.
Что такое NB-IoT?
NB-IoT — это технология маломощных широкополосных сетей (LPWAN), предназначенная для обеспечения связи с большим количеством маломощных устройств IoT на больших расстояниях. Она работает в лицензированном спектре и использует узкую полосу пропускания 200 кГц или менее для передачи данных. Такая узкая полоса пропускания позволяет ей работать в среде с высоким уровнем помех и шумов, что делает его идеальным выбором для промышленных IoT-решений.
NB-IoT использует подмножество стандарта LTE (Long-Term Evolution) и оптимизирована для устройств IoT, которым требуется низкая пропускная способность, длительное время автономной работы и недорогое подключение. NB-IoT разработан для обеспечения эффективной и надежной связи для устройств IoT в широком спектре решений.
Одним из ключевых преимуществ NB-IoT является его способность обеспечивать связь на большие расстояния. Она может покрывать расстояния до 15 километров в сельской местности и до 1 километра в городах, что значительно больше, чем у других технологий LPWAN. Это делает ее идеальным выбором для решений, требующих подключения на большие расстояния, таких как решения «умного города», здравоохранения, сельского хозяйства, промышленную автоматизацию, отслеживание объектов и мониторинг окружающей среды.
Еще одним ключевым преимуществом NB-IoT является низкое энергопотребление. Он рассчитан на работу от одной батареи в течение 10 лет, что делает его идеальным выбором для решений, требующих длительного времени автономной работы, таких как интеллектуальные счетчики, сельскохозяйственные датчики и носимые устройства.
Как работает NB-IoT?
NB-IoT использует узкополосную частоту 200 кГц для передачи данных на большие расстояния. В нем используются две технологии модуляции — OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) для downlink (нисходящей) связи и SC-FDMA (множественный доступ с частотным разделением с одной несущей) для uplink (восходящей) связи. Это делает его идеальным выбором для устройств IoT, которым требуется низкая скорость передачи данных, длительное время автономной работы и расширенное покрытие.
Особенности NB-IoT
Технология NB-IoT обладает рядом особенностей, которые делают ее идеальной для решений IoT:
• Большой радиус действия
NB-IoT оптимизирован для связи на большие расстояния, что позволяет устройствам IoT передавать данные на большие расстояния. Технология использует более низкие частоты, чем традиционные сотовые сети, что позволяет ей проникать через такие препятствия, как стены и здания. Это делает ее идеальным вариантом для IoT-решений, требующих расширенного покрытия, таких как «умное» сельское хозяйство и «умные» города.
• Низкое энергопотребление
NB-IoT разработан для минимизации энергопотребления, что позволяет устройствам работать в течение длительного времени без подзарядки. Технология использует различные методы энергосбережения, включая расширенный прерывистый прием (eDRX*) и режим энергосбережения (PSM**).
• Высокая плотность соединений
NB-IoT разработан для поддержки большого количества устройств IoT в одной соте. В ней используются передовые технологии такие, как планирование ресурсов и управление помехами, для оптимизации пропускной способности сети и спектральной эффективности.
• Быстрая модернизация сети
Технология NB-IoT разработана для быстрого и простого обновления сети. Технология обратно совместима с существующими сетями 4G и 5G, что позволяет легко интегрировать ее в существующую инфраструктуру.
• Низкая стоимость
Устройства NB-IoT относительно недороги по сравнению с другими технологиями связи IoT. Эта особенность делает ее привлекательной для решений, требующих большого количества устройств.
Преимущества NB-IoT
NB-IoT предлагает ряд преимуществ для решений IoT:
• Улучшенное покрытие
NB-IoT обеспечивает улучшенное покрытие и качество сигнала, что делает его идеальным для IoT-решений в удаленных районах или подземных средах.
• Длительный срок службы батареи
Низкое энергопотребление технологии NB-IoT позволяет устройствам работать до десяти лет от одной батареи. Это делает ее идеальной для IoT-решений, требующих длительного времени автономной работы, таких как интеллектуальные счетчики и трекеры объектов. И особенно полезно для устройств IoT, которые труднодоступны или требуют редкого обслуживания.
• Повышенная надежность
NB-IoT использует передовые методы коррекции ошибок для повышения надежности связи. Это обеспечивает точную и бесперебойную передачу данных даже в суровых условиях.
• Повышенная безопасность
NB-IoT предоставляет расширенные функции безопасности, включая аутентификацию и шифрование, для защиты устройств IoT от киберугроз.
Области применения NB-IoT
Технология NB-IoT имеет множество потенциальных применений в IoT. Некоторые из наиболее перспективных решений включают:
• Интеллектуальные счетчики
Технология NB-IoT идеально подходит для решений интеллектуального учета, где устройствам необходимо отправлять небольшие объемы данных через регулярные промежутки времени. Низкое энергопотребление и длительное время автономной работы устройств NB-IoT делают их идеальными для этих решений.
• Отслеживание объектов
Технология NB-IoT может использоваться для отслеживания объектов таких, как контейнеры, транспортные средства и оборудование. Широкий охват и низкое энергопотребление устройств NB-IoT делают их подходящими для этого применения.
• Мониторинг окружающей среды
Технология NB-IoT может быть использована для мониторинга окружающей среды, например, для мониторинга качества воздуха и воды.
• Умное сельское хозяйство
Технология NB-IoT может быть использована для интеллектуальных сельскохозяйственных решений, таких как мониторинг влажности почвы и управление поливом. Широкий охват и низкое энергопотребление устройств NB-IoT делают их подходящими для этого применения.
Заключение
NB-IoT — это перспективная технология, которая предлагает ряд преимуществ для решений IoT. Она обеспечивает низкое энергопотребление, дальность и дешевизну соединения, что делает ее идеальным выбором для широкого спектра решений. Такие ее особенности, как высокая плотность соединений, улучшенное покрытие и повышенная безопасность, делают ее привлекательным вариантом для связи IoT. Технология имеет множество потенциальных применений в различных отраслях, включая интеллектуальное измерение, отслеживание объектов, мониторинг окружающей среды и интеллектуальное сельское хозяйство. Если вы хотите реализовать IoT-решение, технология NB-IoT — отличный выбор.
Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о данной технологии и сферах её применения!
Дмитрий Поликарпов, PR директор NEKTA
Формирует и реализует стратегию продвижения бренда и продуктов NEKTA. Медийное лицо компании, курирует организацию онлайн- и офлайн мероприятий, участвует в развитии сообщества партнёров NEKTA.
*eDRX (Extended idle mode DRX) можно считать дополнительным режимом энергосбережения устройства, он появился в спецификациях 3GPP Release 13. DRX означает прерывистый приём (Discontinuous Receiving)
Метод прерывистого приема заключается в том, что для сохранения энергии приемный тракт устройства включается периодически в определенные промежутки времени, а большую часть времени отключен. Сеть «знает» об этом и посылает сигналы вызова (paging) только в «правильные» моменты времени. Расширенный режим прерывистого приёма (eDRX) позволяет существенно увеличить период времени, когда приемный тракт устройства выключен. Согласно спецификации 3GPP TS 23.682, период прерывистого приема eDRX в режиме NB-IoT составляет от 20,48 до 10485,76 секунды (10485 секунд — это почти 3 часа)
**PSM (Power Saving Mode) – это режим, в котором устройство снижает потребление энергии до минимума, чтобы оставаться на связи, переходя в спящий режим. В PSM устройство не отслеживает подключение и, как следствие, становится недоступным. Чтобы избежать процедуры повторного подключения при пробуждении, устройству разрешается сохранять статус соединения.
Для этого устройство должно регулярно просыпаться и отправлять в сеть обновление зоны слежения (TAU). Этот период определяется таймером Periodic TAU. Устрйтсво в PSM просыпается по одной из двух причин: либо по сигналу таймера Periodic TAU для отправки TAU, либо по сигналу приложения для отправки Uplink-сообщений.
В любом случае, устройство просыпается, переходит в режим RRC Connected, отправляет и принимает пакеты данных, затем остается в режиме RRC Connected до истечения таймера RRC Inactivity. Затем оно переходит в режим RRC Idle на период таймера Active для мониторинга подключения, после чего снова переходит в режим энергосбережения.
Подпишитесь на новости
Будьте в курсе последних новостей разработки, кейсов наших партнеров и интеграции оборудования. Все самое интересное в нашей рассылке.
