NB-IoT技术解析：如何通过低功耗广域网技术革新物联网设备连接

NB-IoT技术以其独特的优势正在给物联网设备的连接带来前所未有的变化。无论是智慧城市、智能制造，还是消费电子，NB-IoT都在其中发挥着关键作用。关注文章，加入我们，详细了解它的工作原理、技术特点以及它如何塑造我们的智能生活。

什么是窄带物联网？ 4种低功耗广域网技术对比

1.什么是NB-IoT？

NB-IoT（窄带物联网）是一种基于蜂窝网络的低功耗广域网（LPWAN）技术，专为大规模物联网（IoT）设备而设计。 NB-IoT通过优化无线网络覆盖、延长电池寿命、降低设备复杂度和成本，实现大规模、低速率的物联网设备连接。其主要应用场景包括智能表计、智慧城市、资产追踪、环境监测等。与传统互联网的通信场景不同，物联网的通信场景重点关注网络场景LPWA（低功耗广域网） ）具有功耗低、覆盖范围广、偶发数据量小等特点。

这属于无线通信领域的低功耗广域网范畴，而NB-IoT是应用最广泛的技术之一。它基于蜂窝网络，部署在运营商授权频段，仅消耗约180KHz带宽。可直接部署在GSM网络、UMTS网络或LTE网络上，为物联网终端设备提供良好的公网接入，实现低部署成本，实现设备平滑升级。

NB-IoT的基本应用架构如图所示。数据交互的过程是：NB-IoT终端产品（模块/芯片）发送数据到NB-IoT网络，NB-IoT网络再将数据传输到物联网平台，物联网平台将数据转发给业务处理平台。 。

NB-IoT具有覆盖范围广、连接能力强、功耗低等特点。与传统GSM相比，它可以提供10倍的覆盖范围。基站覆盖范围可达10km，增益比LTE、GPRS高20dB，可覆盖地下车库等信号弱的地方。这是因为其信号以更窄的带宽发送，在相同功率下具有更高的功率谱密度（PSD），因此增益更大，并且由于eDRX省电技术和PSM省电模式的引入，进一步降低了增益。功耗。

为了兼容现有的移动网络，NB-IoT主要基于LTE技术并进行了相应修改。它可以与LTE并行部署，在下行链路上互不影响。并且简化了沟通渠道，降低了实施的复杂度。在频谱利用方面，有以下三种方式：

为了增强覆盖范围，NB-IoT增加了上行功率谱密度。与LTE相比，其信息在更窄的LTE带宽中发送，因此相同发射功率下的功率谱密度增加，降低了接收机的解调要求。在NB-IoT的上行信道上，还支持无线信道上的数据重传。重传是使用多个数据帧来传输同一个信息块。 NB-IoT最多可支持2048次下行重传和128次上行重传。这种方法可以增加信号覆盖范围，但数据重传必然导致时延增加，从而影响信息传输的实时性。

为了节省更多电量，NB-IoT仅支持FDD半双工模式，这意味着它不必同时处理发送和接收。它达到的效果比全双工更便宜、更省电。低速度和低带宽本身意味着降低芯片处理复杂性。

另外，它的通讯方式也与手机不同。它大部分时间都在睡觉，也就是PSM状态：每天甚至每周上报一两条消息，上报完成后就进入睡眠状态。因此，它不需要随时监控网络。 PSM功能可以让物联网终端在发送数据后进入休眠状态，类似于关机而没有任何通信活动，进一步降低功耗。

下表是低功耗广域网几种技术的比较。可以看出，NB-IoT工作在授权频谱下，带宽窄，数据吞吐量低，允许最大时延为10秒。考虑到NB终端的应用场景一般对延迟不敏感，比如智能水表、煤气表等，这一特性更有利于节省功耗。

2、主流NB-IoT模组

这是ublox推出的SARA-R422系列模块。它还提供LTE-M、NB-IoT和EGPRS信号通信，并且可以将LTE通信与全球卫星定位系统相结合，随时随地获取精确的定位信息。 u-blox 定位云服务 CloudLocate 可以降低物联网应用的功耗并延长使用寿命。同时具有工业级输出功率，达到23dBm。它使用 MQTT Anywhere 和 MQTT Flex（一套用于物联网的轻量级消息协议）实现经济高效、高功率的端到端物联网通信。由于其使用寿命长、维护成本低、成本敏感且功耗低，非常适合智能计量设备，例如煤气表/水表/电表、智能照明（包括街道照明）、楼宇自动化、远程信息处理、资产跟踪和远程监控。 ，以及各种消费类可穿戴设备。

以上简要介绍了NB-IoT的基本概念和工作原理，并展示了NB-IoT技术的应用场景。希望对大家有帮助~

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