《5G物聯網及NB-IoT技術詳解》讀書筆記2
有關5G的概述讀完了，好像也沒有啥感覺，唯一的就是高大上，未來發展的趨勢吧。
物聯網的前世今生
看到這裏想起來曾經學過的一篇課文好像是叫懶惰的智慧，物聯網的發展同樣是懶惰的智慧，1991年，劍橋大學特洛伊計算機實驗室的科學家們常常要下樓去看咖啡煮好了沒有，但又怕影響工作，爲了解決麻煩，他們編寫了一套程序，咖啡機旁邊安裝了一個便攜式攝像頭，利用終端計算機的圖像捕捉技術以3幀/秒的速率傳遞到實驗室的計算機上，以方便工作人員隨時查看咖啡是否煮好，這就是物聯網的雛形。是不是感覺人家好牛逼啊，確實懶惰可以催生科技進步，但是從某種意義來看，他們是勤奮的，自己編寫一套程序出來解決這個問題，也是厲害的啊。
但是真的的Internet of Things是1994年麻省理工學院的Auto-ID中心的創始人之一凱文 阿什頓是第一個使用的，但是那個時候的物聯網是基於RFID技術的，這和今天的物聯網已經完全不同，2005年物聯網已經不是侷限於RFID已經擴展到任何物與物之間的信息互聯，物聯網的覆蓋範圍有了更大的拓展。如今的物聯網設備隨處可見，從電視機到溫控器，甚至連接到互聯網的汽車。這當中雲計算的發展發揮了至關重要的作用，使得現代互聯網成爲了可能。
總體來說，物聯網是一次技術的革命，它的發展依賴於一些重要領域的動態技術革新，包括無線識別技術，無線傳感器技術，智能嵌入式技術，網絡通信技術，雲計算技術，和納米技術等。
物聯網在不同國家的提法不同
物聯網在美國–智慧地球
物聯網在中國–感知中國
在美國“智慧的地球”已經上升爲美國的國家戰略。
在中國“物聯網”2010年被寫入政府工作報告，也意味着物聯網發展進入國家層面的視野，上升爲國家戰略。
2017年4月，工業和信息化部召開NB-IoT工作推進會，共同培育NB-IoT產業鏈，並要求年底建設基於標準NB-IoT的規模外場，展望2020年，NB-IoT技術孵化成熟爲無處不在的蜂窩物聯網覆蓋，NB-IoT的良好前景無限了信息通信的商業領域。
物聯網特性與應用
- 感知層
- 網絡層
- 管理與應用層
感知層簡單理解就是感知信息，網絡層簡單理解就是負責將感知層的信息數據傳輸到應用層或第三方雲端進行分析處理，並向終端回傳指令等相關信息。管理與應用層對大數據進行數據分析，提供開放的雲服務平臺，供第三方進行商業決策與服務。
物聯網具備的特點和要求： - 超強覆蓋：覆蓋增強20dB,達到MCL=164dB
- 超大容量：支持大規模連接，100k終端/200kHz小區
- 超低功耗：10年電池壽命
- 超低成本：5~10美元
- 超低速率：10~100kbps
- 時延容忍：1~10s
低功耗廣域網（Low-Power Wide-Area Network,LPWAN）物聯網有兩個關鍵點 - 低功耗
- 廣域覆蓋
簡單來說就是省電的情況下實現長距離和深度的無線網絡通信技術。
物聯網的應用
物聯網的應用可根據速率、時延及可靠性等要求主要分爲三大類。
場景一，低時延、高可靠性業務。（遠程醫療，車聯網）
場景二，中等需求類業務。（智能家防，可穿戴設備）
場景三，低功耗廣域覆蓋業務。（抄表，環境監控，物流，資產）
物聯網應用場景有很多，包括但不限於金融服務、物流管理、智能交通、環境監測、智能建築、智能家居、消防控制等。
物聯網技術分類
低功耗廣域覆蓋（LPWA）物聯網業務由於連接需求規模大，是全球運營商爭奪連接的主要市場。目前可承載LPWA類業務的物聯網通信技術有GPRS、LTE、LoRa、Sigfox等。
物聯網技術從所使用的頻譜類型可以分爲如下兩大類
- 採用授權頻譜的物聯網技術（EC-GSM\NB-IoT\LTE-M）
- 採用非授權頻譜的物聯網技術(LoRaWAN\Sigfox\Weightless\Halow\RPMA)
物聯網技術從覆蓋距離又可以分爲如下兩大類
- 長距離覆蓋（NB-IoT\Sigfox\LoRa>1000m）
- 短距離覆蓋（WiFi\Bluetooth\NFC\ZigBee<100m）
目前可承載LPWA類業務的物聯網通信技術有GPRS、LTE、LoRa、Sigfox但是都存在如下的問題或不足。
- 續航時間無法滿足要求，比如GSM終端待機時長不含業務僅20天左右。
- 無法滿足海量終端的應用需求，物聯網特點就是海量需求
- 典型場景網絡覆蓋不足，深井、低下車庫、等覆蓋盲點，室外基站無法實現全覆蓋。
- 成本高
- 傳輸干擾大
上述幾點已經成爲阻礙LPWA業務發展的影響因素，而3GPP組織主導的NB-IoT與eMTC優勢較爲明顯。
授權頻譜物聯網技術發展之路
2013年提出LET-M
2014年5月改名Cellular IoT
2015年5月底3GPP融合華爲和高通的共識上行採用FDMA多址方式，下行採用OFDMA多址方式。融合後方案名稱定爲NB-CIoT
2015年愛立信聯合其它公司提出NB-LTE
2015年9月，經過多輪角逐和激烈討論，最終達成一致，NB-CIoT和NB-LTE兩個技術方案進行融合形成了NB-IoT,NB-IoT名稱由此確立。
其實NB-IoT和LTE-M其實都各有特點
覆蓋、功耗、成本、連接數等方面的性能佔優勢，但無法滿足移動性及中等速率要求，語音等業務需求，比價適合低速率、移動性要求相對較低的LPWA應用。
eMTC覆蓋沒有NB強，但它在峯值速率、移動性、語音能力、方面有它的優勢，適合中等吞吐率、移動性或語音能力要求高的物聯網應用場景。
作者說這兩者沒有本質的區別，未來耳二者一定是互補的發展，場景會更加豐富。我覺得有道理，沒有一種技術能夠包羅萬象我們應該用發展的眼光看自己。
非授權頻譜物聯網技術
Sigfox我是第一次知道這個技術，它也是很廣泛的技術，2017年就覆蓋了29個國家和地區，170萬平方公里、4.7億人口，目前也有71個設備製造商、49個物聯網平臺應用商、8家芯片廠家、15家模塊廠家、30家軟件和設計服務商。
LoRaWAN這項技術也很有市場潛力，被稱爲是除了NB-IoT之外，最吸引電信運營商的LPWAN技術。
RPMA在美國也很發達，被稱爲LPWAN技術的一匹黑馬，和LoRa相比也有它的特點就是可以減少基站數量，同區域的情況下。
Weightless的三個不同網絡通信架構
- Weightless-N
- Weightless-P
- Weightless-W
HaLow
WiFi的室外版本，感覺沒多大發展前景。
這一章講的東西很多，豐富了讀者就是我的視野，技術很多種那種更好那種更有價值還要靠市場去檢驗，我們知道他們的特點以後就可以得心應手的選擇我們的技術方案，我也一直認可老師說的那句話，合適的纔是最好的，有的時候不是光看性能，也不是光看價格、還要看場景等等，好吧，這一章的筆記就這樣吧。
記錄學習，不斷進步，初出茅廬的小李，2020年1月29日