物联网IoT知识汇总

### 物联网IoT知识汇总 #### 一、物联网概览 物联网（Internet of Things，简称IoT）作为新一代信息技术的重要组成部分，标志着信息化时代的进一步发展。它通过将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等与互联网结合形成的一个巨大网络，实现任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。物联网的核心和基础仍然是互联网，但在此基础上进行了扩展和延伸，使其能够连接到各种实体物体上。 #### 二、物联网中的关键角色：NB-IoT ##### （一）NB-IoT背景与需求 窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，简称NB-IoT）是一种专为低功耗广域网（LPWAN）设计的技术，特别适用于那些无需移动性、小数据量、对时延不敏感的应用场景，如智能抄表。随着物联网的发展，现有的LTE网络并不能完全满足某些物联网设备的需求，例如覆盖范围不足、大规模连接能力有限等问题。为此，3GPP在Release 13中引入了NB-IoT标准，以解决以下几个关键技术挑战： - **覆盖增强**：至少提高20dB的信号覆盖能力，以适应复杂环境下的设备连接。 - **大规模连接**：支持高达100K终端/200KHz小区的连接密度，以满足海量物联网设备的连接需求。 - **超低功耗**：实现长达10年的电池寿命，降低维护成本。 - **超低成本**：降低成本，促进更广泛的部署。 - **最小化信令开销**：减少空口的信令流量，提高效率。 - **安全性**：确保整个系统的安全性，包括核心网的安全机制。 - **支持IP和非IP数据传送**：灵活地处理不同类型的数据传输需求。 - **支持短信（可选部署）**：为某些应用场景提供额外的通信手段。 ##### （二）网络架构 - **1. 核心网** - **CIoT EPS 用户面功能优化**：适用于不频繁的小数据包传输场景，数据包直接在信令无线承载上发送，减少了建立数据无线承载的开销。 - **CIoT EPS 控制面功能优化**：支持非IP数据传输，通过SCEF进行非IP数据的传输，简化了数据传输流程。 - **2. 接入网** - NB-IoT的接入网络架构与LTE相似，但进行了针对物联网优化的设计，如支持更简单的连接建立过程等。 - **3. 频段** - Release 13为NB-IoT指定了14个频段，以便在不同地区和频谱条件下部署。 ##### （三）物理层设计 - **1. 工作模式** - **部署方式**： - **独立部署**：适用于重耕GSM频段。 - **保护带部署**：利用LTE边缘保护频带中的未使用资源。 - **带内部署**：利用LTE载波中的任何资源块。 - **CE Level（覆盖增强等级）**：定义了不同的信号重发次数，以适应不同等级的信号衰减，最高可达到164dB。 通过上述介绍可以看出，NB-IoT作为一种新兴的技术，不仅解决了现有物联网技术面临的诸多挑战，还为未来物联网的应用和发展提供了强大的技术支持。无论是从网络架构、物理层设计还是具体应用场景来看，NB-IoT都展现出了巨大的潜力和优势，是推动物联网发展的重要力量之一。