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    蜂窝物联网

通过使用与智能手机相同的移动网络,使用蜂窝物联网将物理对象连接到互联网。

蜂窝物联网

LTE-M / NB-IoT

通过使用与智能手机相同的移动网络,使用蜂窝物联网将物理对象连接到互联网。

特征

  • LTE-M
  • NB-IoT
  • GPS

蜂窝物联网 概貌

LTE-M

LTE-M(也被称为Cat-M1)专为需要中等数据吞吐量的低功耗应用而设计。与常规LTE的20 MHz带宽相比,它的带宽更窄,只有1.4 MHz,提供了更远的传输距离,但数据吞吐量更小。LTE-M的数据吞吐量为上行375 kbps和下行300 kbps,通过IP协议提供大约100 kbps的应用数据吞吐量。它适用于TCP/TLS端到端安全连接。完全支持移动性,使用与常规LTE相同的小区切换功能。目前可以通过LTE-M漫游,这意味着它适用于将跨多个地区运行的应用场景。延迟在毫秒范围内,为延时敏感的应用提供实时通信。

LTE-M非常适合需要低功耗、低延迟和/或移动性的中等数据吞吐量的应用,如资产跟踪、可穿戴设备、医疗、POS和家庭安全应用。

NB-IoT

NB-IoT(也被称为Cat-NB1)是一种窄带技术标准,它不使用传统的LTE物理层,但运行在LTE频段内或周围,并与其他LTE设备共存。它的带宽为200 kHz,与LTE- M和常规LTE相比,具有更远的传输距离和更低的数据吞吐量。数据吞吐量为上行60 kbps, 下行30 kbps。它适用于需要低数据吞吐量的静态、低功耗应用。随着3GPP第14版标准引入Cat-NB2,如果网络支持,可以实现上行169 kbps和下行127 kbps的数据吞吐量。

NB-IoT非常适合需要低功耗和远程的静态、低数据吞吐量应用,比如智能计量、智慧农业和智慧城市应用。与LTE-M相比,它还提供更好的穿透力,例如,在地下室和停车场。

关键特征对比

LTE-M NB-IoT
也被称为 “eMTC”,”LTE Cat-M1” “LTE Cat-NB1” (3GPP rel 13)
"LTE Cat-NB2" (3GPP rel 14)
最大吞吐量(下行/上行) 300/375 kbps 30/60 kbps (NB1)
127/169 kbps (NB2)
范围 最大4x 最大7x
移动性/小区切换 有限
频率部署 LTE频带内 LTE 频带内
保护频带
GSM 更改用途
部署密度 每小区可达50,000 每小区可达50,000
模块尺寸 适合可穿戴设备 适合可穿戴设备
电池续航 可达10年 可达10年

能效

能效是蜂窝物联网技术的基石。LTE-M和NB-IoT的目的都是让通过电池供电实现续航多年成为现实。这已通过使用一系列技术实现。数据吞吐量低于标准LTE,并且由于调制方案更简单,无线电也不那么复杂,因而能耗更低。然而,与所有低功耗通信技术一样,真正的关键是有效并高效地管理休眠、唤醒和通信事件。

两项能效创新对LTE-M和NB-IoT的节电能力做出了重大贡献,即eDRX(扩展间断接收)和PSM(节电模式)。eDRX和PSM协调工作,使电池续航数月和数年成为可能。

LTE使用寻呼周期系统,其周期为1.28秒。寻呼周期是网络可以联系设备以交换数据的时间窗口。寻呼窗口之间的间歇时间被称为超帧。eDRX的好处是,它允许在设备再次唤醒进行其下一个寻呼窗口的活动之前,以10.24秒的周期发生' N '个(40+)超帧。通过这种方式,设备能够以高效、同步的方式休眠和通信。

PSM模式可以在必要时让设备进入深度休眠模式,休眠时间可以是一个小时、一天,或几个星期。对于那些没有实时要求,而只进行周期性通信的应用,例如农业灌溉系统,这带来了非常高的节能效果,可能意味着产品只需使用几块AA锂电池就能运行长达10年。

nRF9160经过优化,充分利用了LTE-M和NB-IoT(包括eDRX和PSM)提供的所有节能特性。

Bluetooth Location

服务质量(QoS)

蜂窝网络在低功耗广域网(LPWAN)领域提供了无与伦比的性能。蜂窝网络在许可频段运行,其重要性不可低估。许可波段需要付出高昂的代价,通常达数十亿美元。当您拥有一个频段时,您可以支配和保证这些频段内通信的性能和可靠性。您还可以最大限度地减少由于设备之间的干扰而造成的电量浪费。

蜂窝是为非常高的服务质量而设计的。有已知的设备连接数量,并且可以相应地适应并管理这些设备。而未获许可的频段则没有这样的保证,因为任何人都可以使用。对于有保证的性能和可靠性,已获许可的蜂窝对于LPWAN是一个明显的赢家。

部署密度和覆盖范围

蜂窝4G网络已经建设完备,密集的基站覆盖了世界上大多数城市,大多数国家拥有高度的4G覆盖率。这使得蜂窝网络能够在最小基础设施建设的情况下进行大规模部署。

由于LTE-M和NB-IoT的频谱使用非常高效,而且由于典型用例在本质上活跃性较低,因此将有可能将数千个设备连接到一个基站。通常情况下,信号塔承载多个基站,这意味着可以真正大规模、高密度的部署。

最佳安全性

作为LPWAN领域的标准,LTE网络具有无与伦比的安全措施。在设备层面,这种措施是SIM卡或UICC。作为一种安全芯片,它在硬件中为特定设备嵌入了明确的标识,从而确保了对蜂窝服务订阅进行身份验证,并对无线数据进行加密。LTE-M通信通常采用互联网语言TCP/IP,因此配备了目前最高等级的安全措施。传输层安全(TLS)作为安全数据交易的机制,是互联网安全方面最先进的技术。

nRF9160采取重要的附加安全措施,进一步增强设备的安全性,包括Arm TrustZone和Arm CryptoCell以进行安全、可信的执行和密钥生成及存储。

就像更新对任何联网计算机的安全都至关重要一样,任何联网的设备都应该能够通过无线方式下载固件更新。这是为了确保您的设备可以获得更新,从而修复在部署后发现的安全漏洞。它还允许您随着时间的推移优化设备的性能,甚至部署新功能。

nRF9160在低功耗蜂窝物联网中的优势

nRF9160从一开始就考虑到了超低功耗。我们易用并且全球认证的解决方案,让您实现最短的上市时间。通过优秀的文档、完整的软件开发套件支持、灵活的硬件和其他工具,开发非常便捷。

最后,通过在一个微小的10x16mm 芯片级封装(SiP)上设计出带有所有相关组件的完整通信和应用模块,我们实现了前所未有的集成度。

专为低功耗而优化

超低功耗是优秀蜂窝物联网产品的一个重要指标。通过在开发获奖超低功耗设备领域的丰富专业知识,我们开发出了具有这一特性的nRF9160系列。第2版nRF9160系统级封装实现了比其上一版本更低的功耗,关键参数下的功耗性能提升了33%。

由于蜂窝设备在节能方面高度依赖网络参数,得益于不断改进的调制解调器固件,nRF9160针对所有条件进行了功耗优化。

所有这一切使得设备不仅限于较长的电池续航能力。有了nRF9160,现在可以设计出完全依靠能量采集的小型产品。简单地进行部署,然后就可以抛之脑后。

前所未有的集成

nRF9160采用Arm Cortex-M33作为专用的应用处理器。它有1MB的闪存,256kB的RAM,以及大量的外设。除了其LTE网络连接和定位,它还是一款能够支持各种应用场景的设备,并为蜂窝物联网世界提供真正的边缘计算可能。Nordic提供了开源的nRF Connect SDK开发套件,您可以使用这个套件在专用的应用处理器上开发定制的应用。

Bluetooth Location

认证

全球运营认证

nRF9160的认证

我们的测试和认证工程师团队正穿梭于世界各地,进行所有重要地区和所有主要运营商的认证。

在这里进一步了解nRF9160的认证信息。

下面是nRF9160的认证。这些认证主要分为四类:

  • 全球认证:GCF和PTCRB是全球认证,目的是确保与LTE 3GPP规范的兼容性,以便设备可以使用LTE-M或NB-IoT与eNBs (基站)通信。
  • 法规:法规认证本质上是区域性的,是在一个地区使用无线电设备所必需的认证。
  • 移动网络运营商(MNO):一些运营商有自己的认证程序。除了GCF或PTCRB,大多数运营商不需要其他认证。
  • 安全

在这里进一步了解蜂窝物联网设备的认证过程

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