Nos últimos anos, com a saturação das chamadas telefónicas de todos e a penetração de ligações coisas-coisas em várias indústrias, a Internet das Coisas tornou-se um produto do desenvolvimento dos tempos, e o negócio da Internet das Coisas também mostrará um crescimento em grande escala. De acordo com a previsão da IDC, até 2020, o número total de ligações IoT globais atingirá 30 mil milhões e a dimensão do mercado atingirá 1,7 triliões de dólares americanos.
Como uma das muitas tecnologias LPWA, a tecnologia NB-IoT destaca-se pelo seu baixo consumo de energia, ampla cobertura e grandes ligações. Tem um grande potencial, especialmente nos domínios da leitura de contadores inteligentes, luzes de rua inteligentes, leitura de contadores de gás e tampas de esgotos inteligentes. O espaço de desenvolvimento promoverá ainda mais o rápido desenvolvimento dos sectores dos transportes inteligentes, da casa inteligente, da medicina inteligente e da logística inteligente no futuro.
Como ramo importante da Internet das Coisas, a NB-IoT tornou-se o foco da indústria. Este artigo analisa, em primeiro lugar, a situação de desenvolvimento e as características técnicas da NB-IoT e, em seguida, explica as soluções de aplicação específicas de vários métodos de implantação de frequências da NB-IoT na perspetiva da implantação da rede. Combinado com a situação atual das redes 2G/3G/4G dos operadores nacionais, propõe planos e sugestões de implantação da rede NB-IoT com base na rede existente.
Estado de desenvolvimento do sector NB-IoT
A fim de tirar partido das oportunidades estratégicas antes da explosão da indústria da Internet das coisas, os três principais operadores nacionais estão a promover ativamente a construção de redes NB-IoT. A China Telecom iniciou o recultivo LTE da banda de frequências de 800M para apoiar a rede NB-IoT; a China Unicom está a implantar ativamente serviços inovadores da Internet das Coisas com base na tecnologia NB-IoT, implantando a NB-IoT com dupla frequência de 900Hz/1800MHz; embora a China Mobile tenha obtido uma licença FDD em abril de 2018, esta está limitada à utilização em zonas rurais a nível de condado e abaixo deste, e os progressos da sua implantação estão temporariamente atrasados em relação aos outros dois operadores. Atualmente, a primeira fase da construção da rede NB-IoT abrangeu 346 cidades. Até ao final de 2018, a rede NB-IoT atingirá a cobertura a nível dos condados. A estratégia básica será coordenar o progresso da implantação de FDD-LTE e NB-IoT e estabelecer ativamente a rede eMTC.
Cenários de implantação e redes NB-IoT
De acordo com as disposições da RP-151621 no projeto NB-IoT, o NB-IoT suporta três cenários de implantação, nomeadamente: implantação independente (modo autónomo), implantação em banda de guarda (modo de banda de guarda) e implantação em banda (modo em banda). ).
1) Implantação independente: Utiliza principalmente o espetro ocioso da rede existente ou o novo espetro para implantar o NB-IoT, com uma largura de banda de frequência de 200 kHz. Adequado para a reutilização de bandas de frequência GSM e CDMA. Este método tem uma capacidade de expansão relativamente flexível, uma elevada potência de transmissão independente e uma taxa de downlink relativamente elevada.
2) Implantação da banda de guarda: Reflecte-se principalmente na banda de guarda no limite do funcionamento do NB-IoT no sistema LTE. Este método é mais difícil de expandir a capacidade e também reduz a relação sinal/ruído do LTE.
3) Implantação em banda: A principal vantagem é que a expansão da capacidade é muito flexível e a potência de transmissão é elevada, mas afecta a capacidade da rede LTE e também limita a cobertura da rede. Este método pode ocupar um Rb de largura de banda na banda LTE para implantar o NB-IoT. Desta forma, existirá interferência de frequência se as bandas de frequência dos dois sistemas forem adjacentes. Para evitar este fenómeno de interferência, a potência de transmissão da tecnologia NB-IoT deve ser 6dB inferior à densidade espetral de potência LTE.
A rede NB-IoT divide-se principalmente em cinco partes: Terminal NB-IoT, estação de base NB-IoT, rede central NB-IoT, plataforma de nuvem IoT e centro de serviços de aplicações.
1) Terminal NB-IoT: suporta o acesso a dispositivos IoT em vários sectores;
2) Estação de base NB-IoT: refere-se principalmente à estação de base LTE;
3) Rede de base NB-IoT: o centro de ligação entre as estações de base NB-IoT e a nuvem NB-IoT;
4) Plataforma de nuvem IoT: o centro de processamento e feedback de várias empresas;
5) Centro de serviços de aplicações: Pode não só obter os dados comerciais NB-IoT deste centro, mas também completar o controlo dos terminais NB-IoT.
Cenários de aplicação típicos da NB-IoT
Atualmente, a NB-IoT tem sido cada vez mais utilizada em muitos domínios, como os serviços públicos, as cidades inteligentes e as aplicações industriais. A aplicação da Internet das Coisas abrangerá sete categorias principais, cujos conteúdos específicos são os seguintes.
1) Serviços públicos: categoria de contadores, incluindo principalmente contadores inteligentes de água e contadores inteligentes de gás.
2) Cidade inteligente: estacionamento inteligente, caixotes do lixo inteligentes, postes de iluminação inteligentes.
3) Edifício inteligente: sistema de alarme, sistema de aquecimento, ventilação e ar condicionado, sistema de acesso.
4) Agricultura e ambiente: incluindo a agricultura, a silvicultura, a criação de animais e a pesca, o controlo da pecuária e o controlo ambiental.
5) Consumo e cuidados médicos: electrodomésticos, seguimento de animais de estimação/crianças, bicicletas partilhadas, seguimento clínico à distância.
6) Aplicações industriais: monitorização do estado dos equipamentos industriais, monitorização dos processos e da segurança, infra-estruturas energéticas.
7) Apoio logístico: activos industriais, rastreio de contentores, localização e actualizações de estado.
Como a tecnologia NB-IoT continua a penetrar em todos os sectores da vida e o ecossistema melhora gradualmente, o seu impacto no desenvolvimento social tornar-se-á cada vez mais óbvio.