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NB-IoT基础联接技术

NB-IoT
通往智能世界的基础联接技术

NB-IoT通往智能世界的基础联接技术

什么是NB-IoT?

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)是一种基于蜂窝的窄带物联网技术,也是低功耗广域物联(LPWA)的最佳联接技术,承载着智慧家庭智慧出行智慧城市等智能世界的基础联接任务,广泛应用于如智能表计、智慧停车、智慧路灯、智慧农业、白色家电等多个方面,是5G 时代下的基础联接技术之一。2020年NB-IoT全球连接数超1亿。根据预测,这一技术将在未来五年实现10亿级连接,并持续保持增长趋势,推动物联网设备实现爆发性成长。

城市及工业智能设备

城市及工业智能设备

家用智能设备

家用智能设备

NB-IoT是mMTC的标准技术,将跟随5G持续演进

NB-IoT是mMTC的标准技术,将跟随5G持续演进

支持NB与NR共存部署存量终端不受影响

支持可接入5G新核心网端到端业务连续

5G LPWA基于
NB-IoT/LTE-M演进

NB-IoT 是低功耗及大规模组网场景首选方案

NB-IoT 是低功耗及大规模组网场景首选方案

C-IoT基于3GPP全球技术标准,依托运营商网络,具备接入便利、移动性强、兼容性好等各种优点。随着物联网在各行各业的普及,C-IoT已经成为最主要的广域物联技术。在C-IoT的应用场景中,根据业务对接入速率和终端功耗的要求,可分为低速率(Kbps级别)、中速率(Mbps)和高速率(Gbps)三个等级,其中低速率低功耗的LPWA业务占据60%的连接数量,是物联网的基础。

• C-IoT发展早期,2/3G承载了大多数的连接,但过高功耗也限制了行业的应用,尤其在水气表、跟踪、物流等需要电池供电的大颗粒场景中。2016年以来,NB-IoT技术的诞生大大推进了物联网的发展,其深度覆盖、低功耗、低成本的优势完美契合了电池供电业务场景,迅速发展成为LPWA的主要技术。

• 随着5G的发展,2/3G网络由于较低的频谱效率和多制式共存带来的高维护成本,将2/3G退网成为运营商的必然选择。同时,随着NB-IoT的协议演进,在保持低功耗的同时,其速率和移动性能力也已经超过了2G的水平,NB-IoT也理所当然的成为承接2G IoT业务的最佳选择。2020年,NB-IoT在广泛应用于表计计量、烟感消防、农业、环境监控、白色家电、位置跟踪等场景的基础上,进一步成为5G mMTC的标准技术,获得了更强的生命力。

• 未来,NB-IoT将在更多的行业应用需求驱动下,不断保持技术演进,加速全行业数字化智能化改造的进程,成为物联生态的基石。

NB-IoT 技术亮点

极地功耗

10年电池寿命

支持PSM/eDRX/长周期TAU,水表场景下寿命高达10年

深度覆盖

20dB增益

覆盖等级比GPRS提升20dB,具备更强的信号穿透力

海量联接

50K联接数每小区*

单小区最大的接入数量50K,能够支持更多数量设备接入

超低成本

高性价比模组

芯片设计简化,外围电路精简,极大程度降低模组成本

海思是NB-IoT技术的引领者,是NB-IoT标准以及产业的主要推动者。海思长期坚持NB-IoT研发投入,推动行业标准落地、推动技术及商用场景应用创新。致力与生态伙伴一起打造一个稳健、开放的NB-IoT生态系统。 2016年随着R13标准冻结, 海思率先推出NB-IoT 商用芯片Boudica120,助力模组厂商和行业客户物联网方案商用。截至当前海思NB-IoT Boudica系列芯片已经在水表、气表、智慧消防、资产跟踪等领域实现千万级商用部署数量,在门锁、白电、物流、路灯等领域实现数百万级商用,同时海思与合作伙伴探索更多的创新商用场景,在农业、穿戴、支付、共享经济等领域创新完成商用落地。


伴随NB-IoT技术带来的商用场景广泛部署及物联网设备的成倍增长,行业对NB-IoT也提出了更多的挑战,如典型场景下, 如何有效的通过技术演进降低部署成本、大规模组网下如何解决功耗问题、设备互联后如何保证数据安全等。

NB-IoT 行业挑战

功耗挑战大

在智慧表计行业,电池不可更换、设备不能反复充电,电池的使用时间制约了整个表计设备的寿命。在电池容量有限的情况下,想达到表计更长的使用寿命,对NB-IoT的综合功耗提出了更高的要求。

近点运维困难

传统智慧表计产品如果出现故障,会导致远程上报和升级无法完成,必须人工拆除返修,维修综合成本高,且影响用户用水用气,急需一个近点的无线维护手段,达到不拆表即可完成诊断、维护和升级的目的。

设备安全等级低

行业对提升设备安全等级的诉求日益急迫。例如在水表、燃气表等涉及计费和支付的领域,一旦出现被劫持、篡改的情况,将会对运营方和终端客户造成不可估量的损失。

终端网络适配性要求高

NB-IoT网络设备厂家众多,且伴随不定时的网络升级改造;户外环境中存在遮挡、干扰等因素,还会恶化无线环境。这些情况对终端设备的网络适配性提出了很高的需求。

高集成度,有效降低成本

器件数量降低50%,集成度提升,模组面积降低

boudica200芯片

将PA、PMU、RAM、FLASH、SIM、部分无源RF器件集成到芯片内部,外围器件个数量降低50%,进一步提升芯片集成度。

NB-IoT模组

NB-IoT提供了完整的OpenCPU解决方案,可为客户节省表计应用中的外部MCU、晶体器件的成本。

芯片级低功耗设计,
有效延长电池寿命

PSM(Power Saving Mode)

在无数据收发的情况下,
终端会进入省电模式。

eDRX(Extended DRX)

eDRX模式下,只在寻呼窗口内接收信号,其它时间UE进入深度睡眠状态。

Long Periodic TAU

有效减少周期性TAU次数。


海思自研低功耗方案, 典型场景下功耗降低50%

PSM状态下保持RAM刷新

· PSM唤醒速度更快
· 硬件设计更简单,支持串口AT直接唤醒,无需额外开机信号
· 进出PSM时无需频繁读取FLASH,避免影响FLASH使用寿命

内置高效率PMU和PA,降低发射功耗

优化RF接收电路和算法,大幅降低接收电流

优化IDLE态接收和休眠切换机制,达到更低的IDLE电流

海思自研低功耗方案, 典型场景下功耗降低50%
智能表计电池寿命提升20% 可穿戴设备电池寿命提升10% 智慧停车电池寿命提升16%

集成BLE 5.0,
有效解决NB终端维测问题

· BLE与NB共芯片,兼顾高性能和低成本

· 基于BLE的端到端解决方案提升维测效率

· FOTA差分升级,支持对设备进行软件升级
· 输入AT指令,通过BLE进行参数配置
· 导出维测信息,对设备异常进行诊断

· 低功耗BLE,提升设备电池寿命

集成BLE 5.0,有效解决NB终端维测问题

独立安全CPU,提供芯片级安全保障

安全子系统

安全子系统

采用独立安全子系统,对内存、ROM硬件资源与应用和协议子系统进行物理隔离,保证安全性

硬件加密引擎

硬件加密引擎

支持高安全、高性能硬件加密引擎,确保私密性

安全启动

安全启动

内置OnChipBoot ,支持安全启动,可通过多级安全证书进行签名和验签,保证程序合法性

安全储存

安全储存

在安全子系统内管理加密秘钥,安全子系统与应用和协议子系统通过硬件mailbox通信,实现隐私数据安全存储

安全传输

安全传输

支持TLS、DTLS硬件加速,保证通信安全

安全升级

安全升级

支持升级文件签名和验签,具有版本防回滚等基本能力,升级有保障

安全应用

安全应用

支持SOC SIM功能及DT nuSIM标准,提升应用安全性

海量商用验证网络,
适配佳、稳定可靠

海思NB-IoT方案已广泛商用,涵盖水表、燃气表、烟感、单车、门锁、地磁、智慧农业等多个行业,在中国、欧洲、日本和韩国等全球范围落地,能够应对世界各类复杂的网络环境,赋能更智能、更稳定的联接体验。

行业应用

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Boudica 200

高集成度、低功耗 NB-IoT Cat-NB1/Cat-NB2芯片

Boudica 150

NB-IoT Cat-NB1/Cat-NB2

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*注:强联接数据为3GPP定义话务模型下的评估数据