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NB-IoT可以看作是一种基于4.5G的技术,它构建于蜂窝网络,通常只需占用200kHz 的频段,可直接部署于GSM网络、UMTS 网络或LTE 网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT 具备以下四大特点。
1.1 覆盖能力更强
根据前面的讨论,物联网对网络覆盖的要求要高于现在人与人之间的通信,因为传感器一般都安装在如室内、地下、机器内等一些对深度覆盖要求高的场景,因此增强的覆盖能力是NB-IoT 能够立足的基础,根据计算,NB-IoT 相对于GSM 网络来说覆盖可以提高大约20 dB(前提是二者部署的频段相同),而蓝牙、Wi-Fi等短距离通信技术更是无法与之相比。NB-IoT 主要靠以下两种技术来保证这种超强覆盖能力。
增强的功率谱密度,NB-IoT 信道带宽为15 kHz 和3.75 kHz(一个LTE 子载波或者1/4 个子载波),和GSM 相比,能够将相同的功率分配在更窄的信道上,功率谱密度提高约10 ~ 17 dB。
重复发送及编码,为保证传输的可靠性,NB-IoT采用重复发送和编码,可获得3 ~ 12 dB(重复发送2 ~16 次)的分集增益和3 ~ 4 dB 的编码增益,共计3 ~16 dB。
因为NB-IoT 终端发射功率较GSM 终端要小(前者最大发射功率23 dBm,后者最大发射功率33 dBm),因此在总增益中还要减去10 dB,即便如此,NB-IoT依然能提供20 dB 的增益。
1.2 支持海量连接
NB-IoT 具有更小的资源粒度,能支持更多的并发连接,在混合业务模型下(包含自动上报业务不同分组大小、不同上报间隔;包含下行软件更新、配置等业务不同分组大小),评估可达到每小区5 万左右的连接数,这相对于LTE 每小区1 200 个连接已实现了数量级的增长。
1.3 终端功耗小
NB-IoT 通过采用增强型的DRX(非连续接收)和引入新的PSM(节电模式),使得终端芯片的功耗大大降低,延长了工作时间,保证物联网应用的持续性,根据仿真数据,在耦合耗损164 dB 的恶劣环境下,PSM 和增强型DRX均部署,如果终端每天发送一次200 byte 报文,5 W/h电池寿,可达12.8 年。
1.4 终端成本低
相对于目前蜂窝网的移动终端,物联网终端芯片工作频带窄,速率要求低,不需要多天线,因此射频部分和协议栈均可简化,模组成本不超过5 美元,而且该成本还有望伴随规模效应进一步降低。