لتوفير تكاليف التنفيذ وتسهيل الترقيات, تطبيقات NB-IoT المعتمدة على الشبكات الخلوية, يمكن تنفيذها مباشرة على جي إس إم, UMTS, أو شبكات LTE وتستخدم فقط عرض النطاق الترددي 180 كيلو هرتز تقريبًا. ال إنترنت كل شيء يعتمد بشكل كبير على الهاتف الخلوي إنترنت الأشياء ضيق النطاق (إنترنت الأشياء (NB-IoT).).
1. ما هي تقنية NB-IoT؟
إنترنت الأشياء (NB-IoT)., تُعرف أيضًا باسم الشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة, هي تقنية جديدة في مجال إنترنت الأشياء تسمح للأجهزة منخفضة الطاقة بالاتصال بالبيانات الخلوية عبرها على نطاق واسع (LPWAN). بالإضافة إلى تقديم تغطية واسعة النطاق لاتصال البيانات الخلوية الداخلية, من المتوقع أن تتمتع أجهزة NB-IoT بتحسينات في عمر البطارية على الأقل 10 سنين. يمكن توصيل الأجهزة التي تتطلب سرعة اتصال عالية بالشبكة وأوقات استعداد طويلة بشكل فعال باستخدام NB-IoT.
قفل ذكي, مدينة ذكية, عداد المياه الذكي, عداد الغاز الذكي, تعقب ذكي, تخزين ذكي, وتعد مصابيح الشوارع الذكية بعضًا من سيناريوهات التطبيق الحالية لإنترنت الأشياء ذات الحزمة الضيقة (NB-IoT).. يطلبون جميعًا من النظام الأساسي تلقي البيانات الأصلية. تتيح المنصة السحابية تكامل البيانات عبر وحدة NB وتقدم البيانات للأشخاص لتحليل البيانات واستخدامها بكفاءة.
2. كيف يمكن لـ NB-IoT عمل?
تعد قدرة NB-IoT على العمل في البيئات الصاخبة وعند مستويات إشارة منخفضة أمرًا بالغ الأهمية, كما هي قدرتها على توفير عمر البطارية. بالإضافة إلى ذلك, تم تصميم NB-IoT لإرسال رسائل مختصرة ولا يحتاج إلى نقل المواد السمعية والبصرية, ملفات ضخمة, أو أنواع أخرى من المحتوى.
من هذا المنطلق, العديد من الخصائص الفيزيائية تساعد في توفير الخصائص الأساسية:
- الحد الأقصى لعرض NB بالكامل إنترنت الأشياءنطاق التردد هو RB واحد, 180 كيلو هرتز;
- يحتوي المسار الراديوي لجهاز المستخدم على جهاز إرسال واحد, المتلقي, والهوائي;
- يتم الإرسال والاستقبال في أوقات مختلفة, مما يجعل هذا في الأساس إرسالًا أحادي الاتجاه;
- القدرة على الإرسال على موجة حاملة فرعية في اتجاه UL;
- ويتم استخدام BPSK وQPSK فقط كأنواع تعديل;
- التحسين المستمر لإشارة البث (تعزيز التغطية).
يمكنك تبسيط الجهاز واستخدامه بمساعدة وضع الإرسال أحادي الاتجاه, هوائي, ونطاق ضيق في RB. وتشمل أشياء أخرى;
- تقليل الطاقة التي تستخدمها وحدة المعالجة المركزية;
- تقليل استخدام الطاقة الخاصة بك;
- تقلص في الحجم;
- آلات أرخص;
- توزيع الترددات الراديوية:
يمد إنترنت الأشياء (NB-IoT). مع موارد التردد. جميع النطاقات نفسها تقريبًا مثل 2G, 3ز, و4G في الشريط "المنخفض" قابلان للاستخدام في NB-IoT. B3 (900ميغاهيرتز), ب8 (800ميغاهيرتز), و ب20 (800ميغاهيرتز) (1800ميغاهيرتز). إن استخدام الترددات "الأعلى" لا معنى له بسبب التوهين الكبير للإشارة.
3. ما هو استخدام NB-IoT وتطبيقات NB-IoT
مدينة ذكية
عمر البطارية الطويل وأدنى سعر هي أهداف NB-IoT. وهو مناسب لغير المحمول, انخفاض حجم البيانات, تأخير غير حساس, حساسة للتكلفة, وأوامر طرفية كبيرة جدًا لتطبيقات الحجم. متر ذكي, ضوء الشارع الذكي, وتتميز تطبيقات مدينة الحكمة الذكية مثل أغطية فتحات الصيانة بالعدد, توزيع واسع, ضعف الحركة, ودقة الموقع التي لا تتأثر بتوقيت الموقع والتي تكون يومية أيضًا. لذلك, يكون المعدل والتأخير الزمني أكثر تسامحًا لأن رقم المحطة مرتفع جدًا. عادة ما يكون من الصعب إجراء الصيانة الروتينية للمحطة, ومن الضروري الحفاظ على موضع المحطات الطرفية وحالتها التشغيلية, مما يجعل تحديد المواقع NB-IoT مناسبًا تمامًا.
الزراعة الذكية
النظر في ممارسة تربية الحيوانات. ماشية الرعاة, غنم, وغالبًا ما تتم صيانة الخيول في مراعي يبلغ طولها عشرات الكيلومترات. يجب الاحتفاظ ببعض الحيوانات لمدة تزيد عن عامين, ويجب أن يكون مربي الماشية على علم بمكان وجود مواشيهم في جميع الأوقات. يتميز تحديد المواقع التقليدي عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بقدرة تحمل طرفية ضعيفة, مما يجعل من الصعب تحقيق عمر خدمة لمدة عامين ويكون مقيدًا بالبيئة عندما تكون رؤية القمر الصناعي منخفضة. إن استمرار الماشية نهائيًا خلال خمس سنوات من التخزين أو تأثير الرؤية المناخية على موقع الماشية لا يمثل مشكلة في تحديد موضع NB-IoT.
ذكية يمكن ارتداؤها
من بين الأجهزة القابلة للارتداء, يعد NB-IoT مناسبًا لرصد الأمراض المزمنة على المدى الطويل, المتابعة, وتتبع كبار السن, أطفال, والحيوانات الأليفة, وغيرها من الأجهزة التي لا تعتمد على الهواتف الذكية. يمكن تتبع الموقع في الوقت الفعلي عبر NB-IoT لكل من الشباب وكبار السن. ويمكن أيضًا تطبيقه على أطواقهم لمنع الحيوانات الأليفة من التجول. ستتضمن السيارات ميزات مضادة للسرقة لتحديد وتتبع تفاعل بيانات التشغيل وقدرات التحكم عن بعد مع النظام الأساسي والمستخدمين. وينطبق هذا أيضًا على الدراجات الذكية القائمة على تقنية NB-IoT.
بارك بحكمة
هناك مشكلة مثيرة للقلق في العديد من المدن الكبرى وهي الوصول إلى مواقف السيارات. من ناحية, إن الزيادة في حركة مرور السيارات ناتجة عن بحث السيارات عن أماكن لوقوف السيارات, الذي يسد الطرق. لكن, بعض أماكن وقوف السيارات شاغرة وغير مشغولة حيث لا أحد يريد الاستفادة منها. يمكن حل هذه المشكلة بنجاح عن طريق تحديد موضع NB-IoT, والتي يمكن أن تساعد أيضًا السائقين في العثور على أماكن وقوف السيارات بسرعة ومنحهم توجيهات تنقل دقيقة. إدراك تأثير مواقف السيارات الذكية, سيتم ربط كمية كبيرة من بيانات الاستشعار في الوقت الفعلي بمنصة إدارة مواقف السيارات ومستخدمي القيادة في وقت واحد.
استخدام NB-IoT في تربية الحيوان
هناك نوعان مهمان من تربية الحيوانات: مجموعة أسيرة وحرة, حيث تعتبر الحدود الشمالية والغربية للصين بمثابة مناطق الرعي الرئيسية.
تعد الجودة الممتازة للحوم الماشية وانخفاض تكاليف العلف من فوائد التخزين, لكن إدارة الثروة الحيوانية تعاني نتيجة لذلك.
- الطريقة الأكثر مباشرة هي الرعي الاصطناعي. لكن, لديها عيوب كبيرة:
- هناك حاجة إلى تخزين شخص خاص للخرطوم الاصطناعي, الذي يستهلك العمالة.
- يعد التخزين في الأسر مصدر قلق للسلامة ويعرض الناس للاعتداء على الحيوانات البرية.
- الإدارة المنهجية ليست فعالة مع التخزين في الأسر.
يمكن حل هذه المشكلة باستخدام نظام تحديد المواقع لتربية الحيوانات GPS+GPRS. ولكن بما أن العجول والأغنام كبيرة جدًا, ستكون سعة محطة اتصالات GPRS غير كافية, وسيكون عمر البطارية أيضًا مشكلة. فضلاً عن ذلك, المزارع أبعد, مما يجعل جودة الإشارة غير متوقعة.
- تطبيق NB-IoT في قراءة العداد عن بعد
يستخدم كل منزل عداد المياه, والتي ترتبط بقوة بحياتنا اليومية.
تعد إحصائيات قراءة العدادات يدويًا من الباب إلى الباب هي الطريقة الأكثر وضوحًا. قراءة العدادات اليدوية لها عدة عيوب مع تقدم الحضارة:
- عدم الفعالية
- ارتفاع تكلفة العمالة
- الأخطاء شائعة في البيانات المسجلة.
- يتوخى المالكون الحذر بشأن الزوار ولن يسمحوا لهم بالدخول
- إدارة وصيانة صعبة
هكذا, تم إنشاء قراءة عدادات GPRS عن بعد. يعالج العديد من المشكلات المتعلقة بقراءة العداد يدويًا. وهو أكثر أمانا, أكثر فعالية, وأكثر حداثة من تقنية قراءة العدادات اليدوية.
4. حل NB-IoTس
سعر منخفض
إحدى ميزات NB-IoT هي أنه يمكن تثبيتها بسرعة وبتكلفة زهيدة داخل الشبكة الحالية للمشغل. لإنترنت الأشياء NB, هناك ثلاث طرق للنشر. أولاً, يمكّن النشر المستقل NB-IoT من العمل بشكل مستقل عن الموجود شبكة LTE. نظرًا لأن عرض النطاق الترددي للقناة 200 كيلو هرتز لـ GSM أكثر من كافٍ لتلبية عرض النطاق الترددي 180 كيلو هرتز لـ NB-IoT, هذه التكنولوجيا مناسبة لإعادة زراعة طيف GSM.
استخدام الطاقة الضحلة
تقنية الترحيل الشائعة على الهواتف المحمولة هي DRX. أنشأت NB-IoT وضعين متميزين, إدركس و بسم, لتلبية متطلبات الظروف المختلفة. يجب على القراء فهم مخطط DRX قبل أن يتم شرح مخطط eDRX. إذا توقفت عن النظر فيه, حتى في ظل الظروف المثالية, كيف يمكن للهاتف التأكد من سماع جهاز النداء? بنفس الطريقة التي ينتظر بها الطالب المركز في الفصل أن يتصل به المعلم للإجابة على سؤال, وهذا يعادل إبقاء هاتفك جاهزًا للاستدعاء في كل ثانية من اليوم.
لكن, إن انتظار صفحة كل ثانية من كل يوم على الهاتف المحمول يستهلك الكثير من عمر البطارية. نتيجة ل, أنشأ المبرمجون تقنية الاستقبال المتقطع DRX. سينتقل الهاتف المحمول إلى حالة الخمول بعد كل ترحيل, وبعد ذلك سيتم إيقاف تشغيل جهاز الاستقبال, تمامًا كما يفعل الطلاب عندما ينامون في الفصل. دورة DRX في وضع DRX هي الفاصل الزمني بين المكالمات. أطوال دورات DRX هي 1.28 ثانية, 2.56س, 5.12س, و 10.24 ثانية.
غطاء سوبر
يهدف NB-IoT إلى تقديم تعزيز تغطية بمقدار 20 ديسيبل مقارنة بـ GPRS من حيث التغطية. يمكن لـ NB-IoT تحقيق ثلاثة أضعاف نطاق GPRS واختراق حاجزين أكثر من ذلك جي بي آر إس إذا تم تسليم البيانات بشكل مختلف. ما هي أساسيات NB-IoT التي تتيح تغطية استثنائية? عندما يكون من الضروري التمييز بين الأعلى والأسفل. من منظور الوصلة الهابطة, فهو يعمل في المقام الأول على تحسين اتساق الإرسال عبر البث المتكرر لتحقيق مكاسب أكبر.
أنااتصال لا يصدق
الاتصال ذو الحجم الكبير هو الميزة الأخيرة, ولكن كيف يعمل? قد يتساءل القراء ما الذي يميز نموذج حركة المرور لمحطة إنترنت الأشياء عن الهاتف المحمول. إنترنت الأشياء لديها عدد كبير من المطارات, ولكن بما أن كل محطة ترسل حزمًا صغيرة فقط, ولا يتأثرون بشرط التأخير. يجب أن يتمتع كل جهاز باتصال عالي الجودة حتى يتمكن من الاتصال بمحطة 4G الأساسية, والتي يجب أن تضمن جودة الاتصال لجميع المستخدمين داخل منطقة المحطة الأساسية. ولهذا السبب لا يمكن أن تحتوي الهواتف المحمولة إلا على عدد معين من المستخدمين داخل منطقة المحطة الأساسية. لكن, نظرًا لأن نسبة كبيرة من الأجهزة تظل غير نشطة, متطلبات جودة الاتصال لأجهزة إنترنت الأشياء ليست صارمة, السماح لهم بالوصول إلى المزيد من المحطات الطرفية ضمن نفس نطاق المحطة الأساسية ودعم ما يصل إلى 50,000 أجهزة إنترنت الأشياء.
5. اتجاه تطوير NB-IoT
إن مفهوم صناعة الاتصالات لسوق إنترنت الأشياء هو المسؤول عن ظهور إنترنت الأشياء ذات الحزمة الضيقة (NB-IoT)., الذي لم يكن حادثا. معظم الأجهزة المتصلة بالإنترنت (إنترنت الأشياء) لقد استخدمت خدمة الواي فاي, بلوتوث, وغيرها من التقنيات التي يمكن الوصول إليها للاتصال على مدى السنوات العشر الماضية بسبب 2G التقليدية, 3ز, ولا تستطيع شبكات 4G دعم تبديد الطاقة المنخفض لأجهزة إنترنت الأشياء ومتطلبات التكلفة المنخفضة. وهذا يجعل من الصعب على مشغلي الاتصالات تحقيق الربح. الاقتصاد يقود التكنولوجيا.
على الرغم من كونها تقنيات خلوية, NB-إنترنت الأشياء و 2/3/4/5ز قامت بتحسين بروتوكولات الاتصال التي تجعلها أكثر ملاءمة لتطبيقات إنترنت الأشياء المحددة. قد يكون استهلاك الطاقة مؤشرًا رئيسيًا لإنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) الأجهزة, وحققت NB-IoT تقدمًا كبيرًا في هذا المجال مقارنة بالتقنيات الخلوية السابقة.
على سبيل المثال, تطبيقات إنترنت الأشياء قد يتصلون بالشبكة حسب الضرورة حيث لا يلزم أن يكونوا متصلين بالإنترنت طوال الوقت. إنهم بحاجة إلى النوم عندما لا يكونون متصلين بالإنترنت بشكل منتظم, مما قد يقلل بشكل كبير من استخدامهم للطاقة. يجب تفعيل آلية التنبيه عندما تكون الآلة في وضع السكون, مطالبة المرسل أو المستقبل بالاستماع لإشارة الطرف الآخر. إن كيفية تصميم هذا الاستماع وكيفية تنفيذه أمر بالغ الأهمية لاستخدام الطاقة.
يعد استهلاك الطاقة أيضًا عاملاً في بروتوكولات النقل الموجهة للاتصال مثل TCP. مطلوب مصافحة ثلاثية لضمان موثوقية الاتصال, مما يطيل وقت الاتصال و, بشكل غير مفاجئ, يزيد من استهلاك الطاقة. لكن, يستهلك الرابط الواحد طاقة أقل لأن UDP لا يحتاج إليها.
تتأثر مسافة التغطية اللاسلكية في الاتصالات اللاسلكية بشكل كبير بقدرة الإرسال وحساسية الاستقبال. لتقليل استهلاك الطاقة, ومن الضروري أيضًا خفض قوة إرسال جهاز الإرسال وزيادة حساسية الاستقبال لجهاز الاستقبال قدر الإمكان على نفس مسافة التغطية. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق تعديل طيف الانتشار, وضع التعديل, وعناصر أخرى.
لأن بيئة العالم الطبيعي معقدة للغاية, يجب أن تكون موجات الراديو قادرة على التغلب على بعض العقبات. يتم تحسين القدرة على التغلب على العوائق عن طريق زيادة الطول الموجي وتقليل التردد. في الحقيقة, قد ينخفض استهلاك الطاقة لموجات الراديو منخفضة التردد تحت نفس تغطية المسافة كلما امتدت مسافة التغطية تحت نفس طاقة الإرسال.
