基于NB-IoT无线传输技术的研究与设计
发布时间：2021-02-01 11:57
现如今,物联网技术飞速发展,面向物联网中传输距离较长、低成本以及低功耗的无线传输需求,低功耗广域网技术（LPWAN）应运而生。作为其中的佼佼者,NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）无线传输技术因为其覆盖更加广阔、功耗更加节省、工作于授权频谱等无可比拟的优点在众多低功耗广域网技术中脱颖而出。NB-IoT无线传输技术自诞生至今也才只有短短三年时间,国内外关于NB-IoT的研究还处于十分匮乏的状态。通过文献调研,本文首先介绍了课题研究的背景及意义,详细阐述了物联网和NB-IoT技术的产生和发展现状,接着从NB-IoT的技术层面研究了NB-IoT的网络架构与关键接口,在若干物联网因素下对LoRa、Sigfox及NB-IoT三种当前应用较广泛的LPWAN技术进行了对比,展示了NB-IoT的技术优势与各种LPWAN技术的适用情境,同时分析指出了万物互联时代NB-IoT情境下对安全性的迫切需求。透传模块是物联网节点设备与网络服务器进行数据交换的核心部分。针对NB-IoT情境中数额庞大的、采用电池供电的设备终端对低功耗性能的需求,通过软件和硬件电路设计了一款基于...
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种技术不同物联网因素优势分析
的未来发展趋势。（5）智能家居家庭是社会的最小基本单位，在 NB-loT 无线传输技术应用领域亦如此。提到智能家居一般会想到这样的画面：家里的所有电器，乃至像桌椅、沙发、床等家具全部通过某种物联网专用网络连接起来，更加智能、更加贴心的营造一个既温馨又充满科技感的家庭。智能家居方面的探索时间较长，但消费者对现有的状态并不太满意。究其主要原因，可能还是每个电器商还家居商纷纷都有自己的想法，不愿舍弃智能家居领域带来的经济效益。各个标准的存在阻碍了整个家庭智能网络的构建，不但没有把用户体验放在研发产品的首要位置，更甚至绑架用户并排斥其他公司的相关技术和产品。不过也不必悲观，就像 NB-loT 无线传输技术的确立一样，相信在将来，各方利益能够共同为物联网中的家庭真正地做出贡献。NB-IoT 无线传输技术是当前窄带物联网领域的宠儿，其众多独一无二的技术优势决定了在我们生活的各个领域 NB-loT 无线传输技术都将大放异彩，图 2.3较为全面地列举了适用于 NB-loT 无线传输技术的应用场景[53-54]。
图 3. 1 PSM 模式原理示意图3.2 系统整体设计方案NB-IoT 技术采用功耗节省模式（PSM）可以实现低功耗的优点，但是只靠NB-IoT 模块，是远远无法完成终端数据采集，以及数据的收集上传，入网分析等功能的。所以，必须要有包含了 MCU、电源、射频以及相应的控制等底层电路的支持，NB-IoT 无线传输技术才能充分发挥其优势。现在绝大多数物联网终端节点都采用的传统的锂电池供电模式，在电池确定的情况下，如果不在硬件电路设计和软件的控制设计上尽可能地降低功耗，那么将直接影响物联网布局中电池的寿命，由于 LPWAN 绝大多数节点终端都是广泛分布、部署点距离较远且节点数量庞大，经常更换电池从工业成本上说是不可能考虑的，人力上也难以实现。因此 NB-IoT 配套的设计应该以低功耗为主要目标。透传模块是物联网节点设备与网络服务器进行数据交换的核心部分。因为NB-IoT 无线传输技术实际情境里，设备终端一般由不可轻易更换的锂电池进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于NB-IoT的物联网应用[J]. 左培良,周琴,梁春光. 电子技术与软件工程. 2019(03)
[2]NB-IoT关键技术与规划仿真方法[J]. 安丰波. 电子技术与软件工程. 2019(01)
[3]NB-IoT与eMTC技术对比与发展现状分析[J]. 金舰,蒋鑫,吴星,胡志明. 信息通信技术与政策. 2019(01)
[4]窄带物联网NB-IoT技术特点及在电动自行车联网管理方面的应用[J]. 王少锋. 数字通信世界. 2019(01)
[5]NB-IoT与LoRa各有千秋 未来将长期共存[J]. 舒文琼. 通信世界. 2018(28)
[6]NB-IoT技术及其在智慧城市建设中的运用分析[J]. 孙健. 中国新通信. 2018(20)
[7]NB-IoT窄带物联网的现状以及发展前景[J]. 范展宏. 数字通信世界. 2018(10)
[8]黑龙江移动NB-IoT正式商用 已开通近900个基站[J]. 吴琼,刘博. 通信世界. 2018(23)
[9]低功耗NB-IoT透传模块的设计[J]. 何英杰,孙涵,李启伟. 电子测试. 2018(15)
[10]基于NB-IoT的城市智慧路灯监控系统设计[J]. 成开元,廉小亲,周栋,张晓力. 测控技术. 2018(07)
博士论文
[1]面向软件定义物联网的信任管理及攻击防御机制研究[D]. 王睿.山东大学 2018
硕士论文
[1]物联网环境下恶意攻击检测与防御机制研究[D]. 杨耀红.河北科技大学 2019
[2]窄带物联网应用环境下安全机制研究[D]. 贾荣媛.苏州大学 2018
[3]NB-IoT节点的低功耗运行研究与设计[D]. 徐业鹏.宁夏大学 2018
[4]物联网中无线传感器网络安全关键技术研究[D]. 李娜.西安电子科技大学 2018
[5]物联网关键技术的研究与仿真[D]. 马惠芳.北京邮电大学 2018
[6]NB-IoT终端安全协议一致性测试集的设计与实现[D]. 郭晓曦.北京邮电大学 2018
[7]基于NB-IoT的物联网应用研究[D]. 许剑剑.北京邮电大学 2017
[8]基于LTE网络的NB-IoT网络性能研究[D]. 方嘉斌.浙江工业大学 2017
[9]基于物联网的智能厨房研究与设计[D]. 于长江.安徽理工大学 2017
[10]基于物联网的智能家居环境检测[D]. 张锐英.安徽理工大学 2017
本文编号：3012735
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种技术不同物联网因素优势分析
的未来发展趋势。（5）智能家居家庭是社会的最小基本单位，在 NB-loT 无线传输技术应用领域亦如此。提到智能家居一般会想到这样的画面：家里的所有电器，乃至像桌椅、沙发、床等家具全部通过某种物联网专用网络连接起来，更加智能、更加贴心的营造一个既温馨又充满科技感的家庭。智能家居方面的探索时间较长，但消费者对现有的状态并不太满意。究其主要原因，可能还是每个电器商还家居商纷纷都有自己的想法，不愿舍弃智能家居领域带来的经济效益。各个标准的存在阻碍了整个家庭智能网络的构建，不但没有把用户体验放在研发产品的首要位置，更甚至绑架用户并排斥其他公司的相关技术和产品。不过也不必悲观，就像 NB-loT 无线传输技术的确立一样，相信在将来，各方利益能够共同为物联网中的家庭真正地做出贡献。NB-IoT 无线传输技术是当前窄带物联网领域的宠儿，其众多独一无二的技术优势决定了在我们生活的各个领域 NB-loT 无线传输技术都将大放异彩，图 2.3较为全面地列举了适用于 NB-loT 无线传输技术的应用场景[53-54]。
图 3. 1 PSM 模式原理示意图3.2 系统整体设计方案NB-IoT 技术采用功耗节省模式（PSM）可以实现低功耗的优点，但是只靠NB-IoT 模块，是远远无法完成终端数据采集，以及数据的收集上传，入网分析等功能的。所以，必须要有包含了 MCU、电源、射频以及相应的控制等底层电路的支持，NB-IoT 无线传输技术才能充分发挥其优势。现在绝大多数物联网终端节点都采用的传统的锂电池供电模式，在电池确定的情况下，如果不在硬件电路设计和软件的控制设计上尽可能地降低功耗，那么将直接影响物联网布局中电池的寿命，由于 LPWAN 绝大多数节点终端都是广泛分布、部署点距离较远且节点数量庞大，经常更换电池从工业成本上说是不可能考虑的，人力上也难以实现。因此 NB-IoT 配套的设计应该以低功耗为主要目标。透传模块是物联网节点设备与网络服务器进行数据交换的核心部分。因为NB-IoT 无线传输技术实际情境里，设备终端一般由不可轻易更换的锂电池进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于NB-IoT的物联网应用[J]. 左培良,周琴,梁春光. 电子技术与软件工程. 2019(03)
[2]NB-IoT关键技术与规划仿真方法[J]. 安丰波. 电子技术与软件工程. 2019(01)
[3]NB-IoT与eMTC技术对比与发展现状分析[J]. 金舰,蒋鑫,吴星,胡志明. 信息通信技术与政策. 2019(01)
[4]窄带物联网NB-IoT技术特点及在电动自行车联网管理方面的应用[J]. 王少锋. 数字通信世界. 2019(01)
[5]NB-IoT与LoRa各有千秋 未来将长期共存[J]. 舒文琼. 通信世界. 2018(28)
[6]NB-IoT技术及其在智慧城市建设中的运用分析[J]. 孙健. 中国新通信. 2018(20)
[7]NB-IoT窄带物联网的现状以及发展前景[J]. 范展宏. 数字通信世界. 2018(10)
[8]黑龙江移动NB-IoT正式商用 已开通近900个基站[J]. 吴琼,刘博. 通信世界. 2018(23)
[9]低功耗NB-IoT透传模块的设计[J]. 何英杰,孙涵,李启伟. 电子测试. 2018(15)
[10]基于NB-IoT的城市智慧路灯监控系统设计[J]. 成开元,廉小亲,周栋,张晓力. 测控技术. 2018(07)
博士论文
[1]面向软件定义物联网的信任管理及攻击防御机制研究[D]. 王睿.山东大学 2018
硕士论文
[1]物联网环境下恶意攻击检测与防御机制研究[D]. 杨耀红.河北科技大学 2019
[2]窄带物联网应用环境下安全机制研究[D]. 贾荣媛.苏州大学 2018
[3]NB-IoT节点的低功耗运行研究与设计[D]. 徐业鹏.宁夏大学 2018
[4]物联网中无线传感器网络安全关键技术研究[D]. 李娜.西安电子科技大学 2018
[5]物联网关键技术的研究与仿真[D]. 马惠芳.北京邮电大学 2018
[6]NB-IoT终端安全协议一致性测试集的设计与实现[D]. 郭晓曦.北京邮电大学 2018
[7]基于NB-IoT的物联网应用研究[D]. 许剑剑.北京邮电大学 2017
[8]基于LTE网络的NB-IoT网络性能研究[D]. 方嘉斌.浙江工业大学 2017
[9]基于物联网的智能厨房研究与设计[D]. 于长江.安徽理工大学 2017
[10]基于物联网的智能家居环境检测[D]. 张锐英.安徽理工大学 2017
本文编号：3012735
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