NBIOT系统概述及3DMIMO原理技术介绍
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nbiot技术解读
通常,我们把物联网设备分为三类:
①无需移动性,大数据量,需较宽频段,比如城市监控摄像头
②移动性强,需执行频繁切换,小数据量,比如车队追踪管理
③无需移动性,小数据量,对时延不敏感,比如智能抄表
NB-正是为了应对第③种物联网设备而生
NB-源起于现阶段物联网的以下几大需求:
•覆盖增强
•支持大规模连接,K终端/小区
•超低功耗,XX年电池寿命
•超低成本
•最小化信令开销,尤其是空口
•确保整个系统的安全性,包括核心网
•支持IP和非IP数据传送
•支持短信
对于现有网络,并不能完全满足以上需求即使是-A,关注的主要是载波聚合、双
连接和D2D等功能,并没有考虑物联网
比如,在覆盖上,以水表为例,所处位置无线环境差,与智能手机相比,高度差导致信号差4dB,同时再盖上盖子,额外增加约10dB左右损耗,所以需要增强20dB
在大规模连接上,物联网设备太多,如果用现有的网络去连接这些海量设备,会导致网络过载,即使传送的数据量小,可信令流量也够得喝上几壶
此外,NB-有自己的特点,比如不再有的概念,因为现阶段的NB-并不打算传送时延敏感的数据包,像实时一类的设备,在NB-网络里不会出现 因此,3另辟蹊径,在 13制定了NB-标准来应对现阶段的物联网需求,在终端支持上也多了一个与NB-对应的终端等级——-NB1
尽管NB-和紧密相关,且可集成于现有的系统之上,很多地方是在基础上专为物联网而优化设计,但从技术角度看,NB-却是独立的新空口技术
今天,我们就来看看这一新空口技术到底有多新?
1 网络
核心网
为了将物联网数据发送给应用,蜂窝物联网在定义了两种优化方案:
• 用户面功能优化 • 控制面功能优化
如上图所示,红线表示 控制面功能优化方案,蓝线表示 用户面功能优化方案
对于 控制面功能优化,上行数据从传送至,在这里传输路径分为两个分支:或者通过传送到再传送到应用服务器,或者通过连接到应用服务器,后者仅支持非IP数据传送下行数据传送路径一样,只是方向相反
LTE关键技术3D—MIMO
近年来移动通信技术发展较快,这也使移动通信数据业务流量呈现快速增长的态势,导致无线网络面临着严竣的压力。当前LTE作为移动通信系统的核心,为了能够更有效地提高系统容量和数据传输速率,增加系统容量、提高系统的吞吐量和速率、降低干扰依然是最重要的发展目标。这也使MIMO技术得以在LTE系统中得以应用。MIMO技术即多输入多输出技术,在该技术中,充分的利用空间之间的弱相关性来提高通信信道的容量,并时一步增强信息传输的可靠性,有效地降低误码率。可以说MIMO技术在LTE中的应用是现代通信技术领域重要技术性突破,为现代通信技术水平的提升起到了非常重要的作用。
标签:LTE;3D-MIMO;系统容量;信道;数据传输;多天线技术
1 什么是3D-MIMO
作为无线关键技术之一的3D-MIMO,得到了越来越多的关注。在垂直方向上增加一个天线维度逐渐成为可能。3D-MIMO技术通过引入二维天线阵列,有效的打破了传统天线只提供水平维度的限制,能够同时实现水平和垂直方向上的MIMO,进一步提升了MIMO可利用的空间维度,而且利用3D-MIMO信道模型所生成的信道传输参数也能够与真实的通信场景具有较好的相符性,可以说3D-MIMO技术将多天线技术推向了更高的发展阶段,为无线通信系统性能的提升提供了更广阔的发展空间。
2 3D-MIMO技术对现有系统有哪些影响
一直以来移动通信蜂窝系统采用的是传统的2D波束赋形技术,这就导致基站发射端波束只能进行水平维度的调整,但由于3D信道的存在,只对每个用户设置固定的下斜角,无法保证系统吞吐量处于最佳水平。特别是小区用户不断增加的新形势下,用户所处位置各不相同,这就导致无法在竖直维度上进行信道信息区分,这必然会对系统性能带来较大的干扰。
与传统的2D-MIMO相比,3D-MIMO是在竖直维上增加了一维可供利用的维度,通过引入二维天线阵列,可同时实现水平和垂直方向上的MIMO,进一步提升MIMO可利用的空间维度。因此可以有效的利用3D-MIMO技术在竖直维上的信道信息,不仅能够对小区间同频用户的干扰起到有效的抑制作用,而且有利于整个小区平均吞吐量的提升。而且在利用3D-MIMO技术的同时,随着收发天线数目的逐渐增多和传输模式的不断丰富,在提高数据传输效率和可靠性的同时,全面提升无线通信系统性能。
nbiot协议详解
NB-IoT(Narrowband Internet of Things)是一种基于蜂窝网络的物联网通信技术,它针对低功耗、低带宽、大规模连接的物联网应用场景进行了优化设计。本文将详细介绍NB-IoT协议的原理、特点以及应用。
一、NB-IoT协议的原理
NB-IoT协议是在蜂窝通信技术的基础上进行改进和优化的,它采用了窄带调制技术,使得设备可以在较低的带宽下进行通信。NB-IoT协议主要分为三个方面的改进:物理层、MAC层和RRC层。
在物理层方面,NB-IoT采用了窄带调制技术,可以实现更低的功耗和更长的传输距离。同时,NB-IoT还支持多小区和多天线技术,提高了系统的容量和覆盖范围。
在MAC层方面,NB-IoT引入了新的调度方式,支持低功耗延时敏感的传感器设备。同时,NB-IoT还采用了HARQ(混合自动重传请求)技术,提高了数据传输的可靠性。
在RRC层方面,NB-IoT引入了新的连接过程和状态机,支持设备的快速入网和低功耗待机。同时,NB-IoT还支持小区间的切换和漫游,提高了系统的灵活性和覆盖范围。
二、NB-IoT协议的特点
1. 低功耗:NB-IoT采用了窄带调制技术和功率控制技术,使得设备在传输数据时能够降低功耗,延长电池寿命。
2. 高覆盖范围:NB-IoT支持多小区和多天线技术,能够提供更广阔的覆盖范围,在室内和室外环境都可以实现可靠的通信。
3. 大规模连接:NB-IoT采用了窄带调制技术,可以实现大规模设备的连接。同时,NB-IoT还支持设备的快速入网和低功耗待机,方便大规模设备的管理和控制。
4. 低成本:由于NB-IoT采用了窄带调制技术和现有的蜂窝网络基础设施,所以可以降低设备的成本,提高物联网应用的普及程度。
5. 安全可靠:NB-IoT采用了HARQ技术和安全加密算法,可以保证数据的可靠传输和安全性,防止数据被篡改和窃取。
三、NB-IoT协议的应用
万物互联之NB-IoT技术
如今物联网技术在行业应用的比例逐年提高,渗透生产制造、交通物流、健康医疗、消费电子、零售、汽车等应用行业。万物互联的时代正以极其迅速的脚步走进我们的生活。
物联网的无线通信技术很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),即广域网通信技术。LPWA又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
NB-IoT
NB-IoT,你以为是Niubility Internet of Thing?不不不,NB-IoT是指窄带物联网(Narrow Band -Internet of Things)技术。
“万物互联”实现的基础之一在于数据的传输,不同的物联网业务对数据传输能力和实时性都有着不同要求。
根据传输速率的不同,可将物联网业务进行高、中、低速的区分:
· 高速率业务:主要使用3G、4G技术,例如车载物联网设备和监控摄像头, 对应的业务特点要求实时的数据传输;
· 中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜,使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务;
· 低速率业务:业界将低速率业务市场归纳为LPWAN(Low
Power Wide Area Network)市场,即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑,从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。
也就是说目前低速率业务市场急需开拓,而低速率业务市场其实是最大的市场,如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器,此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观,这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等。