利用蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和DECT NR+構(gòu)建高密度物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

Nordic Semiconductor公司 Martin Lesund

未來(lái)，無(wú)處不在的物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)把數(shù)十億甚至數(shù)萬(wàn)億的“物品”連接到云端。這些“物品”不僅僅是一直與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的個(gè)人電腦、服務(wù)器、智能電視和智能手機(jī)，還有監(jiān)控環(huán)境狀況并做出相應(yīng)反應(yīng)的小型傳感器和執(zhí)行器（通常沒(méi)有用戶界面）。在都市，這很可能意味著每平方公里就有數(shù)百萬(wàn)個(gè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

工程師已經(jīng)在想辦法解決聯(lián)網(wǎng)設(shè)備激增帶來(lái)的工程技術(shù)問(wèn)題，他們以“大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)（massive IoT）”來(lái)描述未來(lái)的高密度網(wǎng)絡(luò)。

大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)電信公司愛(ài)立信（Ericsson）把海量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用描述為：通常對(duì)延遲較不敏感，而且每個(gè)設(shè)備無(wú)需處理大量數(shù)據(jù)；但這些應(yīng)用由許多低成本、高能效的設(shè)備組成，覆蓋具有大量連接的較大面積區(qū)域。符合這些描述的用例日益普及，例如可穿戴設(shè)備、智能樓宇、智能電表、資產(chǎn)跟蹤、工業(yè)自動(dòng)化和智能農(nóng)業(yè)，推動(dòng)海量物聯(lián)網(wǎng)需求不斷增長(zhǎng)。

就在幾年前，要將所有這些小型物品連接到物聯(lián)網(wǎng)還是很困難的，需要依賴昂貴且復(fù)雜的網(wǎng)關(guān)，因?yàn)槊總€(gè)設(shè)備通常使用不同并且不可互操作的技術(shù)。然而，如今我們擁有了出色的解決方案，可以摒棄網(wǎng)關(guān)并實(shí)現(xiàn)互操作性。這種解決方案稱為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(cellular IoT)，由機(jī)器型通信 LTE（LTE-M）和窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）技術(shù)組成。

蜂窩連接的巨大能力

蜂窩物聯(lián)網(wǎng) LPWAN 能夠在 WLAN 和云之間實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)的遠(yuǎn)距離無(wú)線連接，因此發(fā)展迅速。由于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)使用受管制的頻段，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)受到嚴(yán)格控制，每臺(tái)設(shè)備都需要用戶身份模塊（SIM）。雖然蜂窩物聯(lián)網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)費(fèi)用，但能夠確保廣泛、穩(wěn)健、無(wú)干擾和高度安全的連接，適用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。

分析機(jī)構(gòu)Statista表示，LTE-M和NB-IoT總計(jì)占有當(dāng)前 LPWAN 市場(chǎng)的 47%，成為了安全可靠的遠(yuǎn)距離連接的主要選擇。

LTE-M最適合需要相對(duì)較高的上行和下行速度的應(yīng)用，它也是資產(chǎn)跟蹤等移動(dòng)應(yīng)用的理想選擇。相比之下，NB-IoT則側(cè)重于靜態(tài)應(yīng)用，具有更好的室內(nèi)和地下覆蓋性能，不過(guò)吞吐量較低。

針對(duì)5G的更新

雖然 NB-IoT 和 LTE-M 最初是作為 4G LTE 標(biāo)準(zhǔn)的一部分創(chuàng)建的，但它們現(xiàn)在已成為最新 5G 標(biāo)準(zhǔn)（由國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線電通信組 (ITU-R) 定義）的一部分，確保隨著網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)發(fā)展而不斷調(diào)整。

這種發(fā)展演進(jìn)至關(guān)重要，因?yàn)橄乱浑A段的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將依賴于這些 5G 網(wǎng)絡(luò)。具體來(lái)說(shuō)，工程師正專注于開(kāi)發(fā) "大規(guī)模機(jī)器類型通信"（mMTC），該技術(shù)將使用低功耗無(wú)線連接來(lái)實(shí)現(xiàn)廣泛的機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）應(yīng)用，支持每平方公里多達(dá)一百萬(wàn)個(gè)設(shè)備。

DECT NR+：大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的非蜂窩替代方案

NB-IoT 和 LTE-M 正在不斷發(fā)展以滿足mMTC的需求，但它們并不是唯一選擇；DECT NR+ (“NR+”)也可以滿足 mMTC 的所有技術(shù)要求。人們定義NR+為5G 技術(shù)，雖然它與蜂窩協(xié)議共享某些技術(shù)，但其本身并不是蜂窩協(xié)議技術(shù)。

NR+在1.9 GHz全球免許可頻段內(nèi)運(yùn)作，由于不收取數(shù)據(jù)費(fèi)用，因此降低了運(yùn)營(yíng)成本。工程師無(wú)需使用許可網(wǎng)絡(luò)，可以在不需要 SIM 卡的情況下構(gòu)建高密度專用mesh網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)可覆蓋室內(nèi)數(shù)百米或室外數(shù)公里的范圍，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)可容納多達(dá) 40 億個(gè)獨(dú)特的無(wú)線電設(shè)備。它們還可以進(jìn)行定制以支持高數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá)每秒數(shù)千兆比特）或低功耗（平均低于 10 微安）。

低成本、大規(guī)模連接

NR+確?？煽啃院偷脱舆t，因此適用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施等重要應(yīng)用。由于采用了自愈mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它具備高可靠性和穩(wěn)健性，這意味著即使一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，仍可通過(guò)其余節(jié)點(diǎn)傳輸和接收數(shù)據(jù)。NR+還有望提供與有線網(wǎng)絡(luò)類似的延遲時(shí)間。例如，Nordic 首款基于 nRF91 系列的 NR+ 解決方案可提供1 毫秒的設(shè)備間延遲和每秒 3 兆比特的吞吐量。這一性能適用于每平方公里高達(dá)一百萬(wàn)個(gè)設(shè)備密度，使得NR+非常適合大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

Nordic推出大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)解決方案

Nordic擴(kuò)展產(chǎn)品陣容，將NR+解決方案增添到現(xiàn)有的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中，連同nRF9160 SiP，還提供nRF9161, nRF9151 和nRF9131 LTE-M/NB-IoT 和NR+

解決方案。這些新產(chǎn)品不僅拓寬了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的范圍，還首次為該技術(shù)引入了 NR+支持和功能。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和 NR+技術(shù)支持未來(lái)的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，不僅能夠提高生產(chǎn)力、改善休閑活動(dòng)和教育，還可以應(yīng)對(duì)氣候變化、可持續(xù)生活、資源保護(hù)和改善健康等全球挑戰(zhàn)，從而為所有人創(chuàng)造更美好的世界。