LTE類別NB1和M1變得越來越普及。市場研究公司Berg Insight AB在其最新報告《蜂窩和LPWAN IoT設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)》中指出，低功耗蜂窩標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的數(shù)量平均每年增長超過1億臺。帶有新型嵌入式SIM解決方案的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)正經(jīng)歷強(qiáng)勁的增長需求。

NB1和M1，也稱為NB-IoT(窄帶IoT)和LTE-M1，是普通LTE (Long Term Evolution, 3.9G)的簡單版本。這意味著它們使用低得多的頻譜，因此消耗的電流很小。這些標(biāo)準(zhǔn)擁有數(shù)公里的傳輸范圍和出色的室內(nèi)滲透能力，從而為物聯(lián)網(wǎng)提供了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。該技術(shù)特別適合在個別情況下需要傳輸少量數(shù)據(jù)的節(jié)能應(yīng)用。使用LTE-M的最大傳輸速率為20/23dBm，下行鏈路和上行鏈路峰值約為300kbps；借助NB(窄帶)物聯(lián)網(wǎng)，在相同的傳輸速率下，帶寬僅為30/60kbps。

LTE網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)

由于兩種技術(shù)都基于LTE標(biāo)準(zhǔn)，因此可以使用現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)。這對于子類別應(yīng)用是決定性的優(yōu)勢，因為它們不僅受益于強(qiáng)大且安全的數(shù)據(jù)傳輸，而且可以快速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和全球漫游，在某些情況下甚至可以通過軟件更新來進(jìn)行。移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商(MNO)統(tǒng)籌頻率，設(shè)定撥入節(jié)點的大小，并根據(jù)區(qū)域要求對其進(jìn)行擴(kuò)展。美國、歐洲和亞洲的網(wǎng)絡(luò)覆蓋已經(jīng)非常完善，并且在大多數(shù)地區(qū)甚至比長距離服務(wù)供應(yīng)商更好。這也是由于NB-IoT的范圍是標(biāo)準(zhǔn)LTE范圍的七倍，而LTE-M則是標(biāo)準(zhǔn)LTE范圍的四倍。

從難以接入的地方傳輸數(shù)據(jù)

NB1和M1使2G后備功能變得多余。由于傳輸范圍更大，2G后備功能已經(jīng)不是必需了。此外，與GPRS不同，NB1和M1無需消耗2A電流峰值，因此可以更輕松地設(shè)定電源的尺寸。由于具備低廉的模塊成本、外部布線、互聯(lián)網(wǎng)提供商以及無障礙的“無處不在”基礎(chǔ)架構(gòu)，NB1和M1在大多數(shù)應(yīng)用中明顯優(yōu)于替代的長距離技術(shù)。

NB-IoT和LTE-M特別適用于物聯(lián)網(wǎng)，例如在偶爾需要傳輸少量數(shù)據(jù)的地方，也包括從難以覆蓋的地方(例如地下室、管道或空曠的地方)傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用。有很多可能的應(yīng)用，特別是對于定期向控制站發(fā)送少量數(shù)據(jù)的傳感器。以智能電表領(lǐng)域為例，例如電、水和其他計量數(shù)據(jù)可以直接傳輸?shù)焦檬聵I(yè)公司。其他重點領(lǐng)域包括基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)輸和物流、農(nóng)業(yè)和林業(yè)、可穿戴設(shè)備，以及對機(jī)械進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)和修理的產(chǎn)品即服務(wù)等領(lǐng)域。

最節(jié)能的NB-IoT更適合于固定位置的應(yīng)用，這些位置在傳輸過程中通常不會更改無線蜂窩，而LTE M1因其更快的傳輸速率而更適合移動應(yīng)用。

nRF91：安全且支持NB-IoT

作為超低功耗無線技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)，Nordic Semiconductor還致力于支持這些新型無線傳輸類型。這家制造商的nRF91系列支持NB1和M1的多模式模塊。nRF91系列系統(tǒng)級封裝(SiP)器件內(nèi)置一個ARM Cortex M33微控制器，用于對應(yīng)用程序、傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行客戶特定的編程操作。 ARMTrustZone?和ARM CryptoCell確保安全的存儲訪問，而TLS和SSL確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩酥炼藬?shù)據(jù)加密。它具有可擦寫的閃存技術(shù)，也可通過無線方式進(jìn)行更新，容許對固件、堆棧和應(yīng)用程序進(jìn)行后續(xù)改進(jìn)。該模塊自動搜索可用的LTE-M和NB-IoT網(wǎng)絡(luò)并在它們之間切換。

nRF91 SiP內(nèi)置集成輔助GPS或不帶GPS單元，尺寸僅為10x16x1.2mm，與其他LTE-M和NB-IoT模塊以及獨(dú)立的GNSS模塊相比，其PCB所需空間減少了四倍，體積減小了五倍。鑒于M33內(nèi)核可以在一定程度上實現(xiàn)真實邊緣計算，因此可以從現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)中生成本地信息，然后通過移動無線電單元來進(jìn)行高效傳輸。這樣可以優(yōu)化整體能量平衡，并可將在線數(shù)據(jù)消耗保持在最低水平。相應(yīng)的nRF91-SDK(軟件開發(fā)套件)包含所有通用堆棧，例如MQTT、CoAP、http、LWM2M、IPv4、IPv6、DTLS、TLS和TCP。

可通過32個GPIO連接傳感器、LED、按鈕和開關(guān)繼電器。在SiP中集成了石英、SAW濾波器和所有被動元件。因此只需50Ω單端線作為天線即可完成邊緣模塊。

毋須SIM卡也可發(fā)送數(shù)據(jù)

連接領(lǐng)域的新進(jìn)步繼續(xù)推動NB-IoT和LTE-M的發(fā)展。過去如果您想通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，除了合適的硬件外，還需要SIM卡座和物理SIM卡。這意味著需要更多的PCB空間和更長的物料清單(BOM)，因此成本也更高。此外，還需要在更換服務(wù)提供商時手動交換SIM卡。這就是“嵌入式SIM”解決方案(例如集成式通用集成電路卡(iUICC))可以提供幫助的地方。它們提供的優(yōu)勢是SIM功能已經(jīng)集成在硬件模塊上——這意味著更少的空間需求、更短的BOM清單以及更低的成本，因為嵌入式SIM解決方案可以遠(yuǎn)程進(jìn)行控制和更新。

客戶可以從儒卓力合作伙伴Telit處獲取精確的嵌入式SIM解決方案，Telit是蜂窩硬件、連接和云解決方案的領(lǐng)先提供商，以simWISE名稱銷售其2G無線模塊。包括ME910C1 LTE-M和NB-IoT組合模塊在內(nèi)的LTE-M和NB-IoT模塊在2018年底前也是以simWISE名稱銷售。

simWISE模塊備有Telit IoT云平臺支持，這將生成具有設(shè)備、連接性、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理功能的可定制云解決方案。