物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議之NBIOT

什么是NBIOT

在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)目前常用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要有以下這些:


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nbiot屬于一種LTE網(wǎng)絡(luò),LTE網(wǎng)絡(luò)是目前主流的通信網(wǎng)絡(luò)宫蛆,覆蓋完整茸俭、技術(shù)成熟全谤,未來大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都需要在LTE網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)通訊功能。Cat.X這個值是用來衡量用戶終端設(shè)備無線性能的爷贫,其實就是用來劃分終端速率(等級)


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為了更好的滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接认然,3GPP對LTE技術(shù)增加了幾個增強型的標(biāo)準(zhǔn),一些做了簡化漫萄,一些是完全新的卷员,用來實現(xiàn)連接IoT設(shè)備:
(1)LTE Cat.1這種設(shè)備可以速率達(dá)到10Mbps;
(2)LTE Cat.M1這種設(shè)備速率可以達(dá)到1Mbps腾务,并且在降低功耗方面上做了優(yōu)化毕骡;
(3)LTE Cat.M2也被稱為Narrow-Band IoT(NB-IoT),這種設(shè)備速率只有幾百Kbps岩瘦,但是在功耗上做了很大的優(yōu)化未巫,并且可以擴(kuò)大室內(nèi)覆蓋范圍。


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NBIOT的低功耗

NB-iot跟lora一樣也屬于低功耗設(shè)備启昧,除了無線網(wǎng)絡(luò)層面的低功耗設(shè)計叙凡,業(yè)務(wù)邏輯層的使用對省電也有著較大影響,常用的省電使用方案主要有兩種:PSM(Power Saving Mode)休眠省電和斷電
對比使用斷電模式省電密末,每次收發(fā)數(shù)據(jù)前都要漫長的開機(jī)初始化握爷、駐網(wǎng)等流程,耗時耗力耗電严里,pcm隨醒隨發(fā)新啼、占用信道資源時間少可以減輕基站并發(fā)壓力
特別當(dāng)信號質(zhì)量很差時(<-100dbm),每次開機(jī),初始化駐網(wǎng)所需時間及耗費電流都會大大增加刹碾,單個設(shè)備駐網(wǎng)業(yè)務(wù)時間拖長又會增加基站并發(fā)壓力燥撞,導(dǎo)致所有設(shè)備駐網(wǎng)業(yè)務(wù)時間拖長甚至失敗.
休眠實際包含兩部分的休眠,硬件深度休眠和網(wǎng)絡(luò)PSM休眠迷帜,我們一般都是使用硬件深度休眠


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NBIOT的并發(fā)限制

NB-iot只有200kHz的帶寬叨吮,并且目前部署的網(wǎng)絡(luò)子載波為15kHz,這就意味著瞬矩,除去保護(hù)帶20kHz:
(200kHz – 20kHz)/15kHz = 12茶鉴,NB-IoT的單基站并發(fā)網(wǎng)絡(luò)容量只有12個!所以在設(shè)備上電及數(shù)據(jù)上傳景用,下發(fā)等使用場景均可使用離散錯峰算法及開機(jī)絕對時間分散算法(如不同設(shè)備隨機(jī)延時0-1000s入網(wǎng))涵叮。

NBIOT的核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

設(shè)備終端(UE)通過基站(eNodeB)惭蹂,經(jīng)過公網(wǎng)(Internet)連接到上層應(yīng)用服務(wù)器(Server)的簡單邏輯結(jié)構(gòu)


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核心網(wǎng)主要包含MME,SGW割粮,PGW盾碗,HSS,SCEF這幾個網(wǎng)元舀瓢,下面簡要介紹下這些網(wǎng)元的作用廷雅。
MME的全稱是Mobility Management Entity,含義為移動性管理實體京髓。
這是核心網(wǎng)中的核心網(wǎng)元航缀,顧名思義,MME主要負(fù)責(zé)移動性管理和控制堰怨,包含用戶的鑒權(quán)芥玉、尋呼、位置更新和切換等等备图。
總之灿巧,手機(jī)必須定期向MME報告自己的位置,如果想上網(wǎng)的話揽涮,也必須先到MME經(jīng)過安檢才行抠藕,而且,如果手機(jī)跑到其他基站下蒋困,也需要MME來協(xié)調(diào)切換的事宜幢痘。MME就是大內(nèi)總管,掌控一切家破,統(tǒng)領(lǐng)全局颜说。
SGW的全稱叫Serving Gateway,含義為服務(wù)網(wǎng)關(guān)汰聋。它主要負(fù)責(zé)手機(jī)上下文會話的管理和數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)门粪,相當(dāng)于數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站。
PGW的全稱叫Packet data network Gateway烹困,含義為分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)玄妈。它主要負(fù)責(zé)連接到外部網(wǎng)絡(luò),也就是說髓梅,如果手機(jī)要上互聯(lián)網(wǎng)拟蜻,必須要PDW點頭,通過PDW轉(zhuǎn)發(fā)才行枯饿。除此之外PDW還承擔(dān)著手機(jī)的會話管理和承載控制酝锅,以及IP地址分配,計費支持等功能奢方。
HSS的全稱叫Home Subscriber Server搔扁,含義為歸屬用戶服務(wù)器爸舒。它是一個中央數(shù)據(jù)庫,包含與用戶相關(guān)的信息和訂閱相關(guān)的信息稿蹲。其功能包括:移動性管理扭勉,呼叫和會話建立的支持,用戶認(rèn)證和訪問授權(quán)苛聘。
SCEF的全稱為Service Capibility Exposure Function涂炎,網(wǎng)絡(luò)能力開放功能),并定義了SCEF相關(guān)的網(wǎng)元接口以安全開放網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力设哗,SCEF可實現(xiàn)的主要功能為將核心網(wǎng)網(wǎng)元能力開放給各類業(yè)務(wù)應(yīng)用唱捣,通過協(xié)議封裝及轉(zhuǎn)換實現(xiàn)與合作/自有平臺對接,SCEF的應(yīng)用使網(wǎng)絡(luò)具備了多樣化的運營服務(wù)能力熬拒,其實就是轉(zhuǎn)換各個平臺的協(xié)議爷光,配合HSS實現(xiàn)不同應(yīng)用(比如開隧道)

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