يوم جيد للجميع!
يوصف NB-IoT هنا من حيث أجهزة نقطة النهاية والمستخدمين البسيطة. نظرًا لوجود الكثير من المعلومات ، فسوف نقسمها إلى عدة أجزاء. في هذا الجزء ، سنناقش المعلومات العامة وميزات تقنية NB-IoT وحالتها في بداية عام 2019.
NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) هي تقنية اتصالات خلوية قائمة على تقنية LTE مصممة للأجهزة الثابتة ذات أحجام بيانات منخفضة واستهلاك منخفض للطاقة. وعدت جمعية GSM بأن تكون أجهزة NB-IoT رخيصة وأن (في ظل ظروف معينة) ستكون قادرة على تشغيل البطاريات العادية لمدة تصل إلى 10 سنوات. ومن المثير للاهتمام ، أن الجمعية تصف أيضًا NB-IoT كتكنولوجيا تم إنشاؤها في وقت قصير استجابةً لطلبات المستخدم والمنافسة من حلول الملكية المماثلة:
https://www.gsma.com/iot/wp-content/uploads/2018/04/NB-IoT_Deployment_Guide_v2_5Apr2018.pdf
يشير NB-IoT إلى ما يسمى CIoT أو Cellular IoT (في المصطلحات 3GPP) أو MIoT أو Mobile IoT (في مصطلحات GSMA) ويتم الترويج له بواسطة مشغلي شبكات الهاتف المحمول ومصنعي المعدات ذات الصلة. النطاق الضيق (النطاق الضيق) تم استدعاء هذا النوع من الاتصال مقارنةً بـ LTE "التقليدي" ، والذي يستخدم نطاقات تردد أوسع بكثير (3 ، 5 ، 10 ، 15 ، 20 ميجاهرتز). عرض قناة تردد NB-IoT هو 200 كيلو هرتز.
بضع كلمات عن CIoT (MIoT)
في الوقت الحالي ، يتفرع CIoT (MIoT) إلى اتجاهين: NB-IoT و LTE-M (يُطلق عليهما أيضًا eMTC أو LTE Cat.M).
غالبًا ما يركز NB-IoT على الأجهزة الثابتة (الثابتة) ، نظرًا لأن التبديل التلقائي بين الخلايا (التسليم) غير معتمد في هذا الوضع. عند الانتقال إلى خلية أخرى ، سيتعين على NB-IoT التسجيل في الشبكة مرة أخرى. وبالتالي ، تم تصميم NB-IoT بشكل أساسي للتطبيقات مثل التجميع التلقائي للقراءات من العدادات ، وأجهزة الاستشعار ، والتحكم عن بعد في إنارة الشوارع ، إلخ. بخلاف NB-IoT ، يدعم "فرع" CIoT آخر - LTE-M - كلاً من تبديل الخلية ويوفر سرعات استقبال / إرسال أعلى عدة مرات.
مزايا وعيوب NB-IoT
كالعادة ، فإن المزايا والعيوب ترتبط مباشرة مع بعضها البعض: إذا وصلت إلى مكان ما ، ثم اختفت في مكان ما. وسأذكرها هنا ببساطة مع بعض التعليقات ، وسنناقش التفاصيل لاحقًا.
فوائد NB-IoT
- انخفاض استهلاك الطاقة للأجهزة الطرفية (عند استخدام أوضاع توفير الطاقة PSM و eDRX)
- ميزانية الطاقة الكبيرة لخط الاتصال (تسمى GSMA بالشكل 164 ديسيبل)
- تغطية عالمية من الناحية النظرية
- التكلفة المنخفضة نظريًا لأجهزة المودم (الوحدات) وخدمات الاتصالات
عيوب NB-IoT
- قد يكون هناك تأخير طويل في الاتصال عند استخدام أوضاع توفير الطاقة. والحقيقة هي أن الجهاز الطرفي ، في أوضاع توفير الطاقة ، لا يمكن الوصول إليه من جانب الشبكة (خادم التطبيق). يتم تحديد الحد الأقصى للتأخير عند استخدام وضع eDRX من خلال الحد الأقصى لفترة eDRX ، وهو 10485.76 ثانية ، أي ما يقرب من 3 ساعات. يتم تحديد الحد الأقصى للتأخير عند استخدام وضع PSM من خلال الحد الأقصى للوقت الذي يكون فيه الجهاز في وضع PSM - 9920 ساعة ، أي 413 يومًا و 8 ساعات ، أي أكثر من سنة! وتناقش أوضاع توفير الطاقة بالتفصيل في الجزء التالي.
- عدم وجود دعم التنقل
- انخفاض معدلات استقبال ونقل البيانات (انظر أدناه)
تطوير NB-IoT في العالم والاتحاد الروسي
ومن المثير للاهتمام ، أن بعض البلدان / المناطق تفضل تطوير أولوية NB-IoT (أوروبا ، الصين ، روسيا) ، والبعض الآخر - LTE-M (الولايات المتحدة الأمريكية ، كندا). ولكن بشكل عام ، هناك رأي مفاده أنه سيتم في المستقبل القريب نشر كلا المعيارين على مستوى العالم.
فيما يلي خريطة وإطلاقات تجارية لشبكات CIoT وفقًا لـ GSMA:
خريطة لتطوير شبكات NB-IoT و LTE-M في العالم
بيانات عن الإطلاق التجاري لشبكات NB-IoT و LTE-M في العالم
لسبب ما ، تبقى روسيا على بطاقة GSMA في المنطقة الرمادية. أو انتظر تأكيد الإطلاقات التجارية؟
ومع ذلك ، فيما يلي بعض النشرات الصحفية المثيرة للاهتمام من مشغلي شبكات الجوال الروسية بشأن NB-IoT:
MTS تطلق تعريفة NB-IoT خاصة لإنترنت الأشياء
MTS تطلق بطاقات SIM NB-IoT لإنترنت الأشياء
قامت MTS ببناء أول شبكة فيدرالية NB-IoT من أجل إنترنت الأشياء
قدمت MegaFon أول تعريفة في روسيا لإدارة أجهزة NB-IoT
قدمت شركة Beeline أول شبكة هجينة لروسيا من أجل إنترنت الأشياء
بدأت Beeline في اختبار حلول إنترنت الأشياء في موسكو
قامت Tele2 و Ericsson و Rostelecom باختبار NB-IoT للإسكان والخدمات المجتمعية في موسكو وسانت بطرسبرغ
عندما كتبت هذه المقالة ، جاءت معلومات تفيد بأن MTS أطلقت بالفعل شبكة NB-IoT الخاصة بها في عملية تجارية!
معدلات بيانات NB-IoT
إذا تم تحديد خيار NB-IoT واحد فقط في مواصفات الإصدار 3GPP الإصدار 13 - الفئة NB1 ، فقد ظهرت الخيارات 2 في مواصفات الإصدار 3GPP الإصدار 14: الفئة NB1 و NB2. خيار الفئة NB2 هو أكثر سرعة. لمقارنة قدرات NB1 و NB2 ، يوضح الجدول 1 أحجام كتل النقل القصوى للاستقبال والإرسال وفقًا لمواصفات الإصدار 3GPP 36.306:
الجدول 1. أبعاد كتلة النقل من Cat. NB1 ، NB2 (الإصدار 14)| فئة المعدات | الحد الأقصى لاستلام حجم كتلة النقل (DL) ، بت | الحد الأقصى لحجم كتلة النقل لكل الإرسال (UL) ، بت |
| الفئة NB1 | 680 | 1000 |
| الفئة NB2 | 2536 | 2536 |
Qualcomm في مواصفات رقاقة MDM9206 (المستخدمة في وحدة N20 ) يعطي معدلات النقل التالية في وضع Cat. NB1: الاستقبال (DL) - 20 kbit / s ، الإرسال (UL) - 60 kbit / s:
https://www.qualcomm.com/products/mdm9206-iot-modem
يقدم زملاء MTS نتائج مماثلة لـ NB1 ، وذكروا أن الحد الأقصى لسرعة الإرسال / الاستقبال بالنسبة لفئة NB2 سيكون أكثر من 100 kbit / s:
https://habr.com/company/ru_mts/blog/430496/
ولكن ، كما أفهمها ، نحن نتحدث عن السرعة الفعلية في قناة الاتصال ، على التوالي ، سيكون معدل نقل البيانات الحقيقي أقل بكثير. لسوء الحظ ، في الوقت الحالي ، ليس لديّ بيانات تجريبية حول الحد الأقصى لسرعة الإرسال في وضع NB-IoT.
نطاقات التردد NB-IoT في الاتحاد الروسي
وفقًا لقرار لجنة SCRC الصادر في 28 ديسمبر 2017 (البروتوكول رقم 17-44) ، https://digital.gov.ru/ru/documents/5875/ ، بالنسبة إلى NB-IoT ، يمكن استخدام نطاقات التردد التالية في الاتحاد الروسي:
453-457.4 ميغاهيرتز ،
463-467.4 ميغاهيرتز ،
791-820 ميغاهيرتز ،
832-862 ميغاهيرتز ،
880-890 ميغاهرتز ،
890-915 ميغاهيرتز ،
925-935 ميغاهيرتز ،
935-960 ميغاهيرتز ،
1710-1785 ميغاهيرتز ،
1805-1880 ميغاهيرتز ،
1920-1980 ميغاهيرتز ،
2110-2170 ميغاهيرتز ،
2500-2570 ميغاهيرتز ،
2620-2690 ميغاهيرتز.
مع استثناءات قليلة:
... باستثناء تشغيل RES في وضع NB-IoT في نطاقي الترددات الراديوية MHz 453.15-45 و MHz 463-463 في إقليم موسكو ومنطقة موسكو
يبدو أن GKRCH سمح ببساطة بنشر NB-IoT في جميع مديات التردد التي تم السماح فيها بنشر أي شبكات خلوية ...
ولكن أي منها سيتم استخدامه في المقام الأول؟
وفقًا للبيانات التي تم الحصول عليها من مصادر مختلفة ، في بداية عام 2019 ، تم استخدام نطاقات التردد التالية من أجل NB-IoT (في وضع الاختبار) في روسيا:
- مكبر الصوت - النطاق B8 (UL: 880-915 MHz ، DL: 925-960 MHz)
- نطاقات MTS ، الخط المباشر ، Tele2 - B20 (UL: 832-862 MHz ، DL: 791-821 MHz) و B3 (UL: 1710-1785 MHz ، DL: 1805-1880 MHz)
تتوافق هذه البيانات تمامًا مع نطاقات التردد الأوروبية ، والتي ترد في دليل النشر NB-IoT لمتطلبات مجموعة الميزات الأساسية. الإصدار 2.0 5 أبريل 2018
وهكذا ، في بداية عام 2019 ، يمكن النظر في النطاقات الفعلية ل NB-IoT للاتحاد الروسي: B20 و B8 و B3.
وفقًا لبعض المشاركين في السوق ، سيتم نشر NB-IoT بشكل أساسي في نطاقات التردد GHz الفرعي (B20 ، B8) لتوفير أفضل تغطية.
هل سيكون من الممكن إرسال / استقبال حزم TCP / UDP في NB-IoT بنفس الطريقة مثل GSM ، على سبيل المثال؟
يمكنك! حاولنا على الأقل إرسال واستقبال حزم TCP / UDP باستخدام الوحدات النمطية N21 و N20 ، وتم حل كل شيء.
هل سيكون من الممكن إرسال واستقبال الرسائل القصيرة في NB-IoT؟
وفقًا لوثيقة جمعية GSM المذكورة أعلاه ، اعتبارًا من أبريل 2018 ، لم يتم تضمين وظيفة الرسائل القصيرة في الحد الأدنى من المتطلبات التي أوصت بها GSMA للتنفيذ في شبكات NB-IoT. وفقًا لاستطلاع أجرته GSMA ، يخطط بعض المشغلين فقط لتنفيذ الرسائل القصيرة في وضع NB-IoT في المستقبل. ومع ذلك ، فإن البحث في هذه القضية مستمر.
أكد ممثلو Megafon و MTS ، على الأرجح ، أن وظيفة الرسائل القصيرة في وضع NB-IoT ستصبح متاحة في شبكاتهم في المستقبل.
ملاحظة: المادة لا تدعي أنها حقيقة مطلقة وقد تحتوي على معلومات غير دقيقة. إذا لاحظت عدم دقة ، فأرغب في مشاركة المعلومات الداخلية أو التعبير عن رأيك فقط - مرحبًا بك في التعليق!
تابع: NB-IoT ، Narrow Band Internet of Things. أوضاع توفير الطاقة وأوامر التحكم.