什么是NBIOT

在物联网行业目前常用的网络通信技术主要有以下这些:

IoT物联网协议之NB-IoT
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nbiot属于一种LTE网络,LTE网络是目前主流的通信网络,覆盖完整、技术成熟,未来大量物联网设备都需要在LTE网络中实现通讯功能。Cat.X这个值是用来衡量用户终端设备无线性能的,其实就是用来划分终端速率(等级)

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为了更好的满足物联网设备的连接,3GPP对LTE技术增加了几个增强型的标准,一些做了简化,一些是完全新的,用来实现连接IoT设备:
(1)LTE Cat.1这种设备可以速率达到10Mbps;
(2)LTE Cat.M1这种设备速率可以达到1Mbps,并且在降低功耗方面上做了优化;
(3)LTE Cat.M2也被称为Narrow-Band IoT(NB-IoT),这种设备速率只有几百Kbps,但是在功耗上做了很大的优化,并且可以扩大室内覆盖范围。

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NBIOT的低功耗

NB-iot跟lora一样也属于低功耗设备,除了无线网络层面的低功耗设计,业务逻辑层的使用对省电也有着较大影响,常用的省电使用方案主要有两种:PSM(Power Saving Mode)休眠省电和断电
对比使用断电模式省电,每次收发数据前都要漫长的开机初始化、驻网等流程,耗时耗力耗电,pcm随醒随发、占用信道资源时间少可以减轻基站并发压力
特别当信号质量很差时(
休眠实际包含两部分的休眠,硬件深度休眠和网络PSM休眠,我们一般都是使用硬件深度休眠

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NBIOT的并发限制

NB-iot只有200kHz的带宽,并且目前部署的网络子载波为15kHz,这就意味着,除去保护带20kHz:
(200kHz – 20kHz)/15kHz = 12,NB-IoT的单基站并发网络容量只有12个!所以在设备上电及数据上传,下发等使用场景均可使用离散错峰算法及开机绝对时间分散算法(如不同设备随机延时0-1000s入网)。

NBIOT的核心网络架构

设备终端(UE)通过基站(eNodeB),经过公网(Internet)连接到上层应用服务器(Server)的简单逻辑结构

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核心网主要包含MME,SGW,PGW,HSS,SCEF这几个网元,下面简要介绍下这些网元的作用。
MME的全称是Mobility Management Entity,含义为移动性管理实体。
这是核心网中的核心网元,顾名思义,MME主要负责移动性管理和控制,包含用户的鉴权、寻呼、位置更新和切换等等。
总之,手机必须定期向MME报告自己的位置,如果想上网的话,也必须先到MME经过安检才行,而且,如果手机跑到其他基站下,也需要MME来协调切换的事宜。MME就是大内总管,掌控一切,统领全局。
SGW的全称叫Serving Gateway,含义为服务网关。它主要负责手机上下文会话的管理和数据包的路由和转发,相当于数据中转站。
PGW的全称叫Packet data network Gateway,含义为分组数据网络网关。它主要负责连接到外部网络,也就是说,如果手机要上互联网,必须要PDW点头,通过PDW转发才行。除此之外PDW还承担着手机的会话管理和承载控制,以及IP地址分配,计费支持等功能。
HSS的全称叫Home Subscriber Server,含义为归属用户服务器。它是一个中央数据库,包含与用户相关的信息和订阅相关的信息。其功能包括:移动性管理,呼叫和会话建立的支持,用户认证和访问授权。
SCEF的全称为Service Capibility Exposure Function,网络能力开放功能),并定义了SCEF相关的网元接口以安全开放网络业务能力,SCEF可实现的主要功能为将核心网网元能力开放给各类业务应用,通过协议封装及转换实现与合作/自有平台对接,SCEF的应用使网络具备了多样化的运营服务能力,其实就是转换各个平台的协议,配合HSS实现不同应用(比如开隧道)