物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常多樣化。有些物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)巨大,并且是銷售到全國甚至全球各地,其需要隨時隨地接入網(wǎng)絡(luò),如獨立可穿戴設(shè)備、便攜式醫(yī)療設(shè)備等。有些設(shè)備數(shù)量很少,分布范圍廣,通信數(shù)據(jù)量低,不一定在固定的位置工作,并且部署專網(wǎng)代價太大,如氣象監(jiān)測、環(huán)保設(shè)備、機械設(shè)備等。有些場景雖然設(shè)備數(shù)量很多,但分布相對集中,WIFI、藍(lán)牙等局域網(wǎng)技術(shù)無法滿足傳輸距離的要求,如公共設(shè)施、大型倉儲、智能制造等。還有一些場景終端數(shù)量很少,但分布相對集中,對數(shù)據(jù)速率的要求多樣化,不管什么通信技術(shù),只要能聯(lián)網(wǎng)即可。
根據(jù)不同應(yīng)用模式下對通信方式的訴求,人們把物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分為以下兩類:
(1)固定節(jié)點或高速移動
上行數(shù)據(jù)量大,對帶寬要求較高,如車載娛樂,視頻監(jiān)控等。
(2)固定節(jié)點或低速移動
數(shù)據(jù)量小,以設(shè)備上傳數(shù)據(jù)到平臺的形式為主,如智能抄表、環(huán)境監(jiān)控、資產(chǎn)管理、獨立可穿戴設(shè)備等。
NB-IoT正是為了適應(yīng)第二類的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而產(chǎn)生的。3GPP TR45.820定義的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模型如下圖所示。
業(yè)務(wù)類別 | 適合的應(yīng)用 | 上行數(shù)據(jù)規(guī)模 | 下行數(shù)據(jù)規(guī)模 | 發(fā)送頻率 |
自動上報(MAR)異常上報 | 煙霧告警、智能儀表電源失效通知、闖入通知 | 20B | 0B | 每幾個月甚至幾年 |
自動上報(MAR)周期上報 | 智能水電氣熱表、智慧農(nóng)業(yè)、智能環(huán)境 | 20~200B(超過200B也假定為200B) | 50%的上行數(shù)據(jù)的確認(rèn)字符(ACK)為0B | 1天(40%)、2小時(40%)、1小時(15%)、30分鐘(%) |
網(wǎng)絡(luò)命令 | 開關(guān)、觸發(fā)設(shè)備上報數(shù)據(jù)、請求讀表數(shù)據(jù) | 0~20B,50%情況請求上行響應(yīng) | 20B | 1天(40%)、2小時(40%)、1小時(15%)、30分鐘(%) |
軟件升級/重配置模型 | 軟件補丁升級 | 200~2000B(超過2000B也假定為2000B) | 200~2000B(超過2000B也假定為2000B) | 180天 |
總體而言,NB-IoT的小區(qū)具有以下兩個明顯特征:
NB-IoT用戶面數(shù)據(jù)流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LTE用戶面數(shù)據(jù)流量。
由于每個小區(qū)內(nèi)NB-IoT的終端數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于LTE系統(tǒng)的終端數(shù)量,因此控制面的建立和釋放次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LTE系統(tǒng),如無線資源控制(Radio Resource Control,RRC)連接建立、釋放等。因此,從系統(tǒng)架構(gòu)層面上,控制面和用戶面的效率都需要針對NB-IoT做增強和優(yōu)化。