Guten Tag an alle!
NB-IoT wird hier in Bezug auf Endgeräte und einfache Benutzer beschrieben. Da es viele Informationen gibt, werde ich sie in mehrere Teile aufteilen. In diesem Teil werden wir Anfang 2019 allgemeine Informationen, Merkmale der NB-IoT-Technologie und den Status erörtern.
NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) ist eine LTE-basierte zellulare Kommunikationstechnologie, die für stationäre Geräte mit geringem Datenvolumen und geringem Stromverbrauch entwickelt wurde. Die GSM Association verspricht, dass NB-IoT-Geräte billig sind und (unter bestimmten Bedingungen) bis zu 10 Jahre lang mit normalen Batterien betrieben werden können. Interessanterweise beschreibt der Verband NB-IoT auch als eine Technologie, die in kurzer Zeit als Reaktion auf Benutzeranfragen und die Konkurrenz durch ähnliche proprietäre Lösungen entwickelt wurde:
https://www.gsma.com/iot/wp-content/uploads/2018/04/NB-IoT_Deployment_Guide_v2_5Apr2018.pdf
NB-IoT bezieht sich auf das sogenannte CIoT, Cellular IoT (in 3GPP-Terminologie) oder MIoT, Mobile IoT (in GSMA-Terminologie) und wird von Mobilfunkbetreibern und Herstellern verwandter Geräte gefördert. Schmalband (Schmalband) Diese Art der Verbindung wurde im Vergleich zum "traditionellen" LTE genannt, das deutlich breitere Frequenzbänder (3, 5, 10, 15, 20 MHz) verwendet. Die Breite des NB-IoT-Frequenzkanals beträgt 200 kHz.
Ein paar Worte zu CIoT (MIoT)
Derzeit verzweigt sich CIoT (MIoT) in zwei Richtungen: NB-IoT und LTE-M (auch als eMTC oder LTE Cat.M bezeichnet).
NB-IoT konzentriert sich eher auf stationäre (stationäre) Geräte, da das automatische Umschalten zwischen Zellen (Handover) in diesem Modus nicht unterstützt wird. Wenn Sie in eine andere Zelle wechseln, muss sich das NB-IoT erneut beim Netzwerk registrieren. Daher ist NB-IoT in erster Linie für Anwendungen wie die automatische Erfassung von Messwerten von Messgeräten, Sensoren, die Fernsteuerung der Straßenbeleuchtung usw. vorgesehen. Im Gegensatz zu NB-IoT unterstützt der andere CIoT-Zweig - LTE-M - sowohl das Umschalten zwischen Zellen als auch eine um ein Vielfaches höhere Empfangs- / Sendegeschwindigkeit.
Vor- und Nachteile von NB-IoT
Wie immer stehen die Vor- und Nachteile in direktem Zusammenhang: Wenn es irgendwo angekommen ist, ist es irgendwo verschwunden. Hier werde ich sie einfach mit ein paar Kommentaren auflisten und wir werden die Details später besprechen.
Vorteile von NB-IoT
- Geringer Stromverbrauch von Endgeräten (bei Verwendung der Energiesparmodi PSM und eDRX)
- Großes Energiebudget der Kommunikationsleitung (GSMA genannt 164 dB)
- Theoretisch globale Abdeckung
- Theoretisch niedrige Kosten für Modems (Module) und Kommunikationsdienste
Nachteile von NB-IoT
- Bei Verwendung der Energiesparmodi kann es zu langen Kommunikationsverzögerungen kommen. Tatsache ist, dass das Endgerät im Energiesparmodus von der Netzwerkseite (Anwendungsserver) nicht zugänglich ist. Die maximale Verzögerung bei Verwendung des eDRX-Modus wird durch die maximale eDRX-Periode bestimmt, die 10485,76 Sekunden beträgt, d.h. fast 3 Stunden. Die maximale Verzögerung bei Verwendung des PSM-Modus wird durch die maximale Zeit bestimmt, in der sich das Gerät im PSM-Modus befindet - 9920 Stunden, dh 413 Tage und 8 Stunden, d. H. mehr als 1 Jahr! Energiesparmodi werden im nächsten Teil ausführlich erläutert.
- Mangel an Mobilitätsunterstützung
- Niedrige Datenempfangs- und -übertragungsraten (siehe unten)
Die Entwicklung von NB-IoT in der Welt und in der Russischen Föderation
Interessanterweise bevorzugen einige Länder / Regionen die vorrangige Entwicklung von NB-IoT (Europa, China, Russland), andere - LTE-M (USA, Kanada). Generell besteht jedoch die Meinung, dass beide Standards in naher Zukunft weltweit eingesetzt werden.
Hier ist eine Karte und kommerzielle Starts von CIoT-Netzen gemäß GSMA:
Karte der Entwicklung von NB-IoT- und LTE-M-Netzen in der Welt
Daten zu kommerziellen Starts von NB-IoT- und LTE-M-Netzen in der Welt
Aus irgendeinem Grund bleibt Russland auf der GSMA-Karte in der Grauzone. Oder auf die Bestätigung der kommerziellen Markteinführung warten?
Hier sind jedoch einige interessante Pressemitteilungen russischer Mobilfunkbetreiber zu NB-IoT:
MTS führt einen speziellen NB-IoT-Tarif für das Internet der Dinge ein
MTS bringt NB-IoT-SIM-Karten für das Internet der Dinge auf den Markt
MTS hat Russlands erstes föderales Netzwerk NB-IoT für das Internet der Dinge aufgebaut
MegaFon führte den ersten Tarif in Russland für die Verwaltung von NB-IoT-Geräten ein
Beeline stellte Russlands erstes Hybridnetzwerk für IoT vor
Beeline begann in Moskau mit dem Testen von IoT-Lösungen
Tele2, Ericsson und Rostelecom testeten NB-IoT für den Wohnungsbau und die kommunalen Dienste in Moskau und St. Petersburg
Als dieser Artikel geschrieben wurde, kam die Information, dass MTS sein NB-IoT-Netzwerk bereits in Betrieb genommen hatte!
NB-IoT-Datenraten
Wenn in den Spezifikationen für 3GPP Release 13 - Kategorie NB1 nur eine NB-IoT-Option definiert wurde, wurden in den Spezifikationen für 3GPP Release 14 2 Optionen angezeigt: Kategorie NB1 und NB2. Die Optionskategorie NB2 ist schneller. Um die Fähigkeiten von NB1 und NB2 zu vergleichen, zeigt Tabelle 1 die maximalen Größen von Transportblöcken zum Empfangen und Senden gemäß der Spezifikation 3GPP 36.306 Release 14:
Tabelle 1. Abmessungen des Katzentransportblocks. NB1, NB2 (Release 14)| Ausrüstungskategorie | Maximale Größe des Empfangstransportblocks (DL), Bit | Maximale Transportblockgröße pro Übertragung (UL), Bit |
| Kategorie NB1 | 680 | 1000 |
| Kategorie NB2 | 2536 | 2536 |
Qualcomm in der Spezifikation des MDM9206-Chips (im N20-Modul verwendet ) gibt die folgenden Übertragungsraten im Cat-Modus an. NB1: Empfangen (DL) - 20 kbit / s, Senden (UL) - 60 kbit / s:
https://www.qualcomm.com/products/mdm9206-iot-modem
MTS-Kollegen geben ähnliche Ergebnisse für NB1 an und erwähnen, dass für die Kategorie NB2 die maximale Sende- / Empfangsgeschwindigkeit mehr als 100 kbit / s beträgt:
https://habr.com/company/ru_mts/blog/430496/
Aber so wie ich es verstehe, sprechen wir über die physische Geschwindigkeit im Kommunikationskanal, bzw. die reale Datenübertragungsrate wird viel geringer sein. Leider liegen mir derzeit keine experimentellen Daten zur maximalen Übertragungsgeschwindigkeit im NB-IoT-Modus vor.
Frequenzbereiche für NB-IoT in der Russischen Föderation
Gemäß der SCRC-Entscheidung vom 28. Dezember 2017 (Protokoll Nr. 17-44), https://digital.gov.ru/ru/documents/5875/ , können für NB-IoT die folgenden Frequenzbänder in der Russischen Föderation verwendet werden:
453–457,4 MHz,
463-467,4 MHz,
791-820 MHz,
832-862 MHz,
880-890 MHz,
890-915 MHz,
925-935 MHz,
935-960 MHz,
1710-1785 MHz,
1805-1880 MHz,
1920-1980 MHz,
2110-2170 MHz,
2500–2570 MHz,
2620-2690 MHz.
Mit wenigen Ausnahmen:
... mit Ausnahme des Betriebs von erneuerbaren Energien im NB-IoT-Modus in den Funkfrequenzbändern 453–453,15 MHz und 463–463,15 MHz auf dem Gebiet von Moskau und der Region Moskau
Es scheint, dass GKRCH NB-IoT einfach in allen Frequenzbereichen bereitstellen durfte, in denen die Bereitstellung von Mobilfunknetzen jemals erlaubt war ...
Aber welche werden überhaupt verwendet?
Nach Angaben aus verschiedenen Quellen wurden Anfang 2019 in Russland folgende Frequenzbereiche für NB-IoT (im Testmodus) verwendet:
- Megaphon - B8-Band (UL: 880-915 MHz, DL: 925-960 MHz)
- MTS-, Beeline-, Tele2-B20- (UL: 832-862 MHz, DL: 791-821 MHz) und B3- (UL: 1710-1785 MHz, DL: 1805-1880 MHz) Bänder
Diese Daten stimmen voll und ganz mit den europäischen Frequenzbereichen überein, die im NB-IoT-Bereitstellungshandbuch für grundlegende Anforderungen an Funktionssätze angegeben sind. Version 2.0 5. April 2018
Somit können zu Beginn des Jahres 2019 die tatsächlichen Bereiche von NB-IoT für die Russische Föderation berücksichtigt werden: B20, B8 und B3.
Laut einigen Marktteilnehmern wird NB-IoT hauptsächlich in den Sub-GHz-Frequenzbereichen (B20, B8) eingesetzt, um die beste Abdeckung zu gewährleisten.
Wird es möglich sein, TCP / UDP-Pakete in NB-IoT auf die gleiche Weise wie beispielsweise in GSM zu senden / empfangen?
Sie können! Zumindest haben wir versucht, TCP / UDP-Pakete mit den Modulen N21 und N20 zu senden und zu empfangen, und alles hat geklappt.
Wird es möglich sein, SMS in NB-IoT zu senden und zu empfangen?
Gemäß dem oben erwähnten GSM-Assoziationsdokument war die SMS-Funktion ab April 2018 nicht in den von der GSMA empfohlenen Mindestanforderungen für die Implementierung in NB-IoT-Netzen enthalten. Laut einer von der GSMA durchgeführten Umfrage planen nur einige der Betreiber, SMS künftig im NB-IoT-Modus zu implementieren. Die Forschung zu diesem Thema ist jedoch noch nicht abgeschlossen.
Vertreter von Megafon und MTS bestätigten, dass die SMS-Funktion im NB-IoT-Modus wahrscheinlich in Zukunft in ihren Netzwerken verfügbar sein wird.
PS Der Artikel erhebt keinen Anspruch auf absolute Wahrheit und kann Ungenauigkeiten enthalten. Wenn Sie Ungenauigkeiten bemerken, Insiderinformationen teilen oder einfach Ihre Meinung äußern möchten, können Sie dies gerne kommentieren!
Fortsetzung: NB-IoT, Schmalband-Internet der Dinge. Energiesparmodi und Steuerbefehle.