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初出茅庐的小李第5篇博客《5G物联网及NB-IoT技术详解》读书笔记2

《5G物联网及NB-IoT技术详解》读书笔记2

有关5G的概述读完了，好像也没有啥感觉，唯一的就是高大上，未来发展的趋势吧。

物联网的前世今生

看到这里想起来曾经学过的一篇课文好像是叫懒惰的智慧，物联网的发展同样是懒惰的智慧，1991年，剑桥大学特洛伊计算机实验室的科学家们常常要下楼去看咖啡煮好了没有，但又怕影响工作，为了解决麻烦，他们编写了一套程序，咖啡机旁边安装了一个便携式摄像头，利用终端计算机的图像捕捉技术以3帧/秒的速率传递到实验室的计算机上，以方便工作人员随时查看咖啡是否煮好，这就是物联网的雏形。是不是感觉人家好牛逼啊，确实懒惰可以催生科技进步，但是从某种意义来看，他们是勤奋的，自己编写一套程序出来解决这个问题，也是厉害的啊。

但是真的的Internet of Things是1994年麻省理工学院的Auto-ID中心的创始人之一凯文 阿什顿是第一个使用的，但是那个时候的物联网是基于RFID技术的，这和今天的物联网已经完全不同，2005年物联网已经不是局限于RFID已经扩展到任何物与物之间的信息互联，物联网的覆盖范围有了更大的拓展。如今的物联网设备随处可见，从电视机到温控器，甚至连接到互联网的汽车。这当中云计算的发展发挥了至关重要的作用，使得现代互联网成为了可能。
总体来说，物联网是一次技术的革命，它的发展依赖于一些重要领域的动态技术革新，包括无线识别技术，无线传感器技术，智能嵌入式技术，网络通信技术，云计算技术，和纳米技术等。

物联网在不同国家的提法不同
物联网在美国–智慧地球
物联网在中国–感知中国
在美国“智慧的地球”已经上升为美国的国家战略。
在中国“物联网”2010年被写入政府工作报告，也意味着物联网发展进入国家层面的视野，上升为国家战略。
2017年4月，工业和信息化部召开NB-IoT工作推进会，共同培育NB-IoT产业链，并要求年底建设基于标准NB-IoT的规模外场，展望2020年，NB-IoT技术孵化成熟为无处不在的蜂窝物联网覆盖，NB-IoT的良好前景无限了信息通信的商业领域。

物联网特性与应用

  • 感知层
  • 网络层
  • 管理与应用层
    感知层简单理解就是感知信息，网络层简单理解就是负责将感知层的信息数据传输到应用层或第三方云端进行分析处理，并向终端回传指令等相关信息。管理与应用层对大数据进行数据分析，提供开放的云服务平台，供第三方进行商业决策与服务。
    物联网具备的特点和要求：
  • 超强覆盖：覆盖增强20dB,达到MCL=164dB
  • 超大容量：支持大规模连接，100k终端/200kHz小区
  • 超低功耗：10年电池寿命
  • 超低成本：5~10美元
  • 超低速率：10~100kbps
  • 时延容忍：1~10s
    低功耗广域网（Low-Power Wide-Area Network,LPWAN）物联网有两个关键点
  • 低功耗
  • 广域覆盖
    简单来说就是省电的情况下实现长距离和深度的无线网络通信技术。

物联网的应用

物联网的应用可根据速率、时延及可靠性等要求主要分为三大类。
场景一，低时延、高可靠性业务。（远程医疗，车联网）
场景二，中等需求类业务。（智能家防，可穿戴设备）
场景三，低功耗广域覆盖业务。（抄表，环境监控，物流，资产）
物联网应用场景有很多，包括但不限于金融服务、物流管理、智能交通、环境监测、智能建筑、智能家居、消防控制等。

物联网技术分类

低功耗广域覆盖（LPWA）物联网业务由于连接需求规模大，是全球运营商争夺连接的主要市场。目前可承载LPWA类业务的物联网通信技术有GPRS、LTE、LoRa、Sigfox等。
物联网技术从所使用的频谱类型可以分为如下两大类

  • 采用授权频谱的物联网技术（EC-GSM\NB-IoT\LTE-M）
  • 采用非授权频谱的物联网技术(LoRaWAN\Sigfox\Weightless\Halow\RPMA)

物联网技术从覆盖距离又可以分为如下两大类

  • 长距离覆盖（NB-IoT\Sigfox\LoRa>1000m）
  • 短距离覆盖（WiFi\Bluetooth\NFC\ZigBee<100m）

目前可承载LPWA类业务的物联网通信技术有GPRS、LTE、LoRa、Sigfox但是都存在如下的问题或不足。

  • 续航时间无法满足要求，比如GSM终端待机时长不含业务仅20天左右。
  • 无法满足海量终端的应用需求，物联网特点就是海量需求
  • 典型场景网络覆盖不足，深井、低下车库、等覆盖盲点，室外基站无法实现全覆盖。
  • 成本高
  • 传输干扰大
    上述几点已经成为阻碍LPWA业务发展的影响因素，而3GPP组织主导的NB-IoT与eMTC优势较为明显。

授权频谱物联网技术发展之路

2013年提出LET-M
2014年5月改名Cellular IoT
2015年5月底3GPP融合华为和高通的共识上行采用FDMA多址方式，下行采用OFDMA多址方式。融合后方案名称定为NB-CIoT
2015年爱立信联合其它公司提出NB-LTE
2015年9月，经过多轮角逐和激烈讨论，最终达成一致，NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT,NB-IoT名称由此确立。

其实NB-IoT和LTE-M其实都各有特点

覆盖、功耗、成本、连接数等方面的性能占优势，但无法满足移动性及中等速率要求，语音等业务需求，比价适合低速率、移动性要求相对较低的LPWA应用。

eMTC覆盖没有NB强，但它在峰值速率、移动性、语音能力、方面有它的优势，适合中等吞吐率、移动性或语音能力要求高的物联网应用场景。

作者说这两者没有本质的区别，未来耳二者一定是互补的发展，场景会更加丰富。我觉得有道理，没有一种技术能够包罗万象我们应该用发展的眼光看自己。

非授权频谱物联网技术

Sigfox我是第一次知道这个技术，它也是很广泛的技术，2017年就覆盖了29个国家和地区，170万平方公里、4.7亿人口，目前也有71个设备制造商、49个物联网平台应用商、8家芯片厂家、15家模块厂家、30家软件和设计服务商。
LoRaWAN这项技术也很有市场潜力，被称为是除了NB-IoT之外，最吸引电信运营商的LPWAN技术。

RPMA在美国也很发达，被称为LPWAN技术的一匹黑马，和LoRa相比也有它的特点就是可以减少基站数量，同区域的情况下。

Weightless的三个不同网络通信架构

  • Weightless-N
  • Weightless-P
  • Weightless-W
    HaLow
    WiFi的室外版本，感觉没多大发展前景。

这一章讲的东西很多，丰富了读者就是我的视野，技术很多种那种更好那种更有价值还要靠市场去检验，我们知道他们的特点以后就可以得心应手的选择我们的技术方案，我也一直认可老师说的那句话，合适的才是最好的，有的时候不是光看性能，也不是光看价格、还要看场景等等，好吧，这一章的笔记就这样吧。
记录学习，不断进步，初出茅庐的小李，2020年1月29日

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