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

Nordic Semiconductor公司 Martin Lesund

未來，無處不在的物聯(lián)網(wǎng)將會把數(shù)十億甚至數(shù)萬億的“物品”連接到云端。這些“物品”不僅僅是一直與互聯(lián)網(wǎng)相關聯(lián)的個人電腦、服務器、智能電視和智能手機，還有監(jiān)控環(huán)境狀況并做出相應反應的小型傳感器和執(zhí)行器（通常沒有用戶界面）。在都市，這很可能意味著每平方公里就有數(shù)百萬個聯(lián)網(wǎng)設備。

工程師已經(jīng)在想辦法解決聯(lián)網(wǎng)設備激增帶來的工程技術問題，他們以“大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)（massive IoT）”來描述未來的高密度網(wǎng)絡。

大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的特點

網(wǎng)絡電信公司愛立信（Ericsson）把海量物聯(lián)網(wǎng)應用描述為：通常對延遲較不敏感，而且每個設備無需處理大量數(shù)據(jù)；但這些應用由許多低成本、高能效的設備組成，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，例如可穿戴設備、智能樓宇、智能電表、資產跟蹤、工業(yè)自動化和智能農業(yè)，推動海量物聯(lián)網(wǎng)需求不斷增長。

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，需要依賴昂貴且復雜的網(wǎng)關，因為每個設備通常使用不同并且不可互操作的技術。然而，如今我們擁有了出色的解決方案，可以摒棄網(wǎng)關并實現(xiàn)互操作性。這種解決方案稱為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(cellular IoT)，由機器型通信 LTE（LTE-M）和窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）技術組成。

蜂窩連接的巨大能力

蜂窩物聯(lián)網(wǎng) LPWAN 能夠在 WLAN 和云之間實現(xiàn)高效、經(jīng)濟的遠距離無線連接，因此發(fā)展迅速。由于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)使用受管制的頻段，因此對網(wǎng)絡的訪問受到嚴格控制，每臺設備都需要用戶身份模塊（SIM）。雖然蜂窩物聯(lián)網(wǎng)會產生數(shù)據(jù)費用，但能夠確保廣泛、穩(wěn)健、無干擾和高度安全的連接，適用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。

分析機構Statista表示，LTE-M和NB-IoT總計占有當前 LPWAN 市場的 47%，成為了安全可靠的遠距離連接的主要選擇。

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

針對5G的更新

雖然 NB-IoT 和 LTE-M 最初是作為 4G LTE 標準的一部分創(chuàng)建的，但它們現(xiàn)在已成為最新 5G 標準（由國際電信聯(lián)盟無線電通信組 (ITU-R) 定義）的一部分，確保隨著網(wǎng)絡繼續(xù)發(fā)展而不斷調整。

這種發(fā)展演進至關重要，因為下一階段的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將依賴于這些 5G 網(wǎng)絡。具體來說，工程師正專注于開發(fā) "大規(guī)模機器類型通信"（mMTC），該技術將使用低功耗無線連接來實現(xiàn)廣泛的機器對機器（M2M）應用，支持每平方公里多達一百萬個設備。

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 的所有技術要求。人們定義NR+為5G 技術，雖然它與蜂窩協(xié)議共享某些技術，但其本身并不是蜂窩協(xié)議技術。

NR+在1.9 GHz全球免許可頻段內運作，由于不收取數(shù)據(jù)費用，因此降低了運營成本。工程師無需使用許可網(wǎng)絡，可以在不需要 SIM 卡的情況下構建高密度專用mesh網(wǎng)絡。這些網(wǎng)絡可覆蓋室內數(shù)百米或室外數(shù)公里的范圍，單個網(wǎng)絡可容納多達 40 億個獨特的無線電設備。它們還可以進行定制以支持高數(shù)據(jù)傳輸速率（高達每秒數(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+確保可靠性和低延遲，因此適用于關鍵基礎設施等重要應用。由于采用了自愈mesh網(wǎng)絡技術，它具備高可靠性和穩(wěn)健性，這意味著即使一個網(wǎng)絡節(jié)點出現(xiàn)故障，仍可通過其余節(jié)點傳輸和接收數(shù)據(jù)。NR+還有望提供與有線網(wǎng)絡類似的延遲時間。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一百萬個設備密度，使得NR+非常適合大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用。

Nordic推出大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)解決方案

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

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

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和 NR+技術支持未來的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，不僅能夠提高生產力、改善休閑活動和教育，還可以應對氣候變化、可持續(xù)生活、資源保護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。