RFID技术,NB-IOT多元化应用将解决物联网最后一里,RFID模块
发布日期：2024/08/9
NB-IoT是专为低功耗、低成本物联网装置所开发的新式无线标准，能与蜂巢式网络基础架构共同运作。其具备低功耗、长距离的特性，以及强大的讯号穿透力，能在特定环境中提供其他无线技术没有的优点。因此，NB-IoT成为物联网装置链接至云端的理想选择。
物联网(IoT)有“最后一里”的难题。虽然用来收集与分析资料的云端基础架构早已就绪，但是，到现在可用来链接大量装置接上网络、且兼具传输距离、低功耗与低成本特性的无线基础架构却还没有到位。
窄频IoT(NB-IoT)是专为低功耗、低成本物联网装置所开发的新式无线标准，能与蜂巢式网络基础架构共同运作。无需专属的网关，因此装置制造商能专注于设计装置的功能性，不用再担心无线基础架构的问题。
图1 NB-IoT技术特性
### NB-IoT的优势与应用
作为一种窄频无线电技术，NB-IoT具备低功耗、长距离传输及强大的信号穿透力，能够在特定环境中提供其他无线技术所无法比拟的优势。.结合这些特点以及移动通信产业的广泛支持，NB-IoT迅速成为物联网设备连接云端的理想选择。2016年6月，经过多年的开发，NB-IoT标准正式制定，成为3GPP第十三版的一部分。该技术只使用180kHz的带宽，因此其数据传输速率约为27.2kbit/s下载及62.5kbit/s上传。尽管这一传输速率低于Wi-Fi、蓝牙及高级蜂窝技术，但对于众多仅需传输状态信息的物联网应用而言，已经足够。
NB-IoT的低功耗、长距离和穿透力优势，使其在实际应用中具有独特的竞争力。其小带宽的特性允许低功耗的长距离通讯，并因运行在GHz以下的频带，提供了卓越的信号穿透力。此外，NB-IoT采用授权频段，与在日益拥堵的ISM免授权频段上运营的蓝牙和Wi-Fi等通讯协议相比，拥有更高的信号完整性和更低的干扰。
虽然NB-IoT是与蜂窝网络供应商共同设计的，其硬件与现有网络兼容，但本质上它是一套全新的通讯协议，并不同于现有的LTE或3G协议。作为一种“全新设计”的标准，NB-IoT的技术堆栈简洁且易于部署，这意味着NB-IoT的无线电模块比大多数的蜂窝无线电更为简单，成本也相对合理。
与其他需要依赖网关的物联网无线协议不同，NB-IoT的蜂窝特性意味着，只要当地网络供应商支持，设计人员只需在设备中添加NB-IoT无线电模块，即可直接连接互联网，完全不需要中间的网关或路由器。这一性质极大地简化了企业的开发成本，加速了市场推广的进程，使其能专注于自身的核心能力，而无需担心构建支撑物联网部署的无线基础设施。
尽管NB-IoT标准于2016年才正式制定，然而其已在市场上得到了实际应用，助力现代智慧城市的物联网愿景。在德国、西班牙和挪威等地，多项现场测试的成功实施，充分证明了NB-IoT在城市物联网应用中的理想性。通过这种技术，各地正在逐步实现更智能的连通性与资源优化，全国智慧城市的蓝图正在逐步成形。
图2 NB-IoT应用范畴
物联网的主要任务之一是促进资源的有效监控与分配，以实现一个更具智慧、效率的世界。但传统的Wi-Fi、蓝牙和蜂巢式技术的问题是，它们的传输距离、功耗与成本特性，都无法真正实现这个愿景。
NB-IoT之所以能在都会环境中发挥其强项，最主要是因为它拥有能与传统无线技术互补的特性。它能提供蜂巢式技术的传输距离、蓝牙的成本效益、以及无可匹敌的室内穿透力，让讯号不受都会障碍物的影响，传送无碍。
智慧量表
在西班牙，当地的自来水公司Aguas de Valencia已利用NB-IoT来降低营运成本，并提升管理可视性。在Valencia以及西班牙的其他地区，Aguas de Valencia负责管理超过一百万个水表，每个水表都需要定期读取用水度数(图3)。目前许多的公共事业公司都是派员工到现场抄写数据，但此做法不仅耗费成本，也无法实时掌握用户的使用情况。
图3 智能读表为NB-IoT主要的应用之一
受到NB-IoT相关报导的启发，了解此技术可将基础架构交由蜂巢式网络供货商来管理，因此Aguas de Valencia决定在最困难的区域试用u-blox的NB-IoT技术，包括仅有微弱或没有蜂巢式网络覆盖的地下室或下水道这类有金属盖的隐蔽处所、以及传统无线技术难以到达的其他区域等。
其结果令人十分惊艳。每个测试的行动装置都是安装在量表平常放置的位置，而且传送读数毫无问题。Agua de Valencia一天最多能取得24次实时信息，完全无需派遣工作人员到现场。由于NB-IoT是一项获得蜂巢式网络供货商支持的标准化技术，Agua de Valencia无须担心管理水表所需的无线基础建设。而且，NB-IoT装置的电池寿命可达10年以上的量表使用周期，因此系统的维护与营运成本也能降至最低。
智能停车
每个人都知道，在市区里四处绕圈子找停车位简直是一场恶梦。这不仅是驾驶的问题，也是都会区的交通问题，都市的交通堵塞约三成来自寻找车位的交通流量。因此，智能停车的目标是要解决找停车位的问题，透过无线通信技术来通知驾驶哪里有停车位。除了协助需要停车位的驾驶之外，智能停车还能间接地减轻都会区的交通阻塞，让驾驶驶离繁忙的道路。
智能停车并不是新观念，但由于各种的技术与经济问题，过去一直无法真正取得成功。利用专属的无线协议，今天大部分的智能停车系统要求营运商不仅要安装停车传感器，还要建置无线基础架构，以便连结每个传感器，并将它们连上互联网。这对营运商来说，不仅成本昂贵，而且技术复杂度也高。
NB-IoT能够解决这些问题，因为每个传感器都能直接与云端通讯。这不仅能降低系统成本，而且能大幅简化部署作业，仅需要在停车场安装传感器就好。因为装置是以电池供电，并以无线通信，不须电缆，再加上它运用的是蜂巢式技术，也不需要无线路由器。
智慧农业
窄频物联网的室内穿透力除了能在都会环境提供强大的覆盖率之外，NB-IoT在智慧农业也能发挥极大的作用。其他的无线技术可能无法覆盖大型区域，NB-IoT的长距离与蜂巢式设计，使其非常适合精密农业的应用，包括灌溉、病虫防治以及温度和湿度监控等。
针对农业应用，和智能停车与智能量表一样，NB-IoT的价值不仅来自于它的无线覆盖率与低功耗特性，也是因为它的易于部署。停车业者、公共事业业者与农夫都没兴趣成为无线基础架构的专家，他们只希望联网解决方案能够正常运作。
解决物联网最后一里瓶颈
虽然NB-IoT在2016年6月才完成标准制定，但它的接受度正在快速攀升。目前，全球各地的行动网络营运商都在部署NB-IoT网络，从西班牙到挪威、韩国与日本。NB-IoT以无线物联网标准的姿态快速普及，对网络供货商与装置制造商都将带来绝佳的效益。
NB-IoT的快速部署分析
NB-IoT的迅速普及，其中一个主要原因在于其建设过程的简便性。众多网络供应商仅需通过对现有基础设施进行软件升级便可实现NB-IoT的部署。相较于其他高带宽技术，NB-IoT每个基站最多可支持约10万台设备，大大减轻了网络容量的压力。
网络供应商之所以积极支持NB-IoT，是因为这一技术为其提供了新的物联网收入来源。尽管其他基于低功耗广域网技术的独立解决方案正在开发中，但NB-IoT是与主要电信运营商共同开发的，使得供应商能够采用合约用户的方式提供网络覆盖。
对于设备制造商而言，NB-IoT的快速推广和标准化特性使其能设计出更加精巧、低成本的物联网设备，便于部署与销售。主要网络运营商的支持，以及蜂窝网络的特性，使得NB-IoT在兼容性和网络覆盖率上，均成为无线物联网技术的理想选择。
在当前众多无线协议相互竞争，以争夺连接物联网设备与云端市场的背景下，NB-IoT凭借其卓越的无线性能、经济效益及易用性，成为主流物联网应用的理想选择。即使在复杂的城市环境中，NB-IoT仍能够提供出色的无线连接，具备远距离传输、低功耗和便捷部署等优点，因而有潜力成为解决物联网“最后一公里难题”的有效方案。
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