如何選擇大規模物聯網解決方案組件

2019-06-11 12:35 行業報道   來源:互聯網

導讀由于這些垂直應用中的設備密度很高,因此它們被稱為大規模物聯網(Massive IoT)類別。此類設備具有相似的較小數據量、廣泛的覆蓋范圍、低成本、低功耗/長電池壽命(10年或更長時間)、深度室內/地下覆蓋(例如智能建筑、石油和天然氣等)、安全性(安全性和數據完整性)和更高延遲容差要求。  

現有許多蜂窩物聯網(Cellular IoT)模塊和網絡可供選擇,但并非所有模塊和網絡都是同等的。在選擇物聯網解決方案組件時,更深層次的考慮是很重要的。

 

眾所周知,許多設備將作為物聯網的一部分而連接起來。根據ITU-R、3GPP和GSMA標準組織,最高密度的設備將會出現在工業互聯網和互連城市垂直設備中,支持智能建筑、智慧城市智能電表和跟蹤應用等等。

 

大規模物聯網的要求

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為了滿足這些要求,ITU-R和3GPP已經定義了LTE-M(LTE機器類型通信(MTC))和NB-IoT(窄帶IoT)低功率廣域(LPWA)移動性標準,以支持預計部署的大量物聯網設備。

 

5G Americas和Lux Research指出,到2020年基于蜂窩的NB-IoT將成為低功耗廣域(LPWA)網絡的主要標準,到2022年可能占全球LPWAN連接的90%以上。

 

物聯網解決方案組件

物聯網開發中最困難的任務之一,是為特定的物聯網設備解決方案選擇最合適的組件。每個物聯網解決方案都由許多部分組成,需要考慮許多組件:

 

•硬件:包括設備模塊、接口和網關

 

•邊緣處理:邊緣智能和分析,只允許將有意義的數據傳輸到物聯網應用,并降低傳輸成本

 

•網絡連接:WiFi、蜂窩、其它LPWAN、衛星、Zigbee/Z-Wave

 

•設備管理:設備配置、控制、費率計劃和監控

 

•數據管理:定義數據結構,包括建模設備和設備行為、處理非結構化數據和數據清理

 

•物聯網應用:垂直特定應用

 

•分析:包括描述性、預測性和洞察

 

•安全性:端至端安全框架、數據加密、數據隱私、設備認證等

 

•監管:網絡/行業認證、數據主權、永久漫游限制

 

•其它組件領域:地理支持、可擴展性、可互操作/預集成等

 

對于大規模物聯網部署,為了滿足要較小數據量、擴展覆蓋范圍、低成本、低功耗和安全要求所必需,硬件和網絡連接組件是兩個最重要的決策領域。

 

圖中文字:物聯網應用、安全性、數據管理、硬件、網絡連接、邊緣處理、監管、全球、可擴展性、可互操作、蜂窩物聯網、大規模物聯網、LTE-MNB-IoT

 

蜂窩技術是理想的選擇

其它未經許可的低功耗廣域網(LPWAN)技術(如SigFox和LoRa)要么是專有的、缺乏覆蓋率或可靠性,要么只適合小眾用例。 包括LTE-MNB-IoT在內的許可頻譜中的蜂窩IoT(CIoT) LPWAN連接提供了針對全球物聯網部署非常重要的可擴展性、互操作性和安全性功能,包括:

 

•安全識別設備(身份管理)

 

•身份驗證和授權

 

•使用公鑰基礎設施(PKI)對設備數據和信令進行端至端加密

 

必須選擇適當的硬件來實現連接選擇。根據大規模物聯網應用,必須選擇支持LTE-MNB-IoT的CIoT模塊,并具有滿足特定部署的屬性,包括小型或非常小的封裝、極低的功耗、支持全球蜂窩頻段、用戶識別模塊(SIM)接口和全球認證。

 

盡管可能有許多CIoT模塊和蜂窩網絡可供選擇,但并非所有模塊和蜂窩網絡都是同等的。在選擇物聯網解決方案組件時,開發人員或解決方案架構人員必須更深入地進行考量。

 

蜂窩物聯網連接和eSIM技術

與傳統SIM類似,稱為嵌入式SIM(eSIM)的計算模塊控制下一代移動設備(例如智能手表、可穿戴設備、聯網汽車等)的認證和服務訪問。

 

然而,與傳統SIM不同,eSIM是可遠程編程的“電子”SIM。eSIM通常采用焊接到設備電路板中的“嵌入式”集成電路芯片的形式,但也提供傳統的SIM封裝,如智能手機中的微型和納米級封裝。eSIM帶有一個名為嵌入式通用集成電路卡(eUICC)的智能卡容器,用于存儲MNO憑證,并能夠通過稱為遠程SIM配置(RSP)的進程,采用無線(OTA)方式對這些MNO憑證進行遠程編程。

 

標準SIM 與 eSIM的對比

實施漫游專用解決方案的標準SIM可以提供接近全球的覆蓋范圍。但是,實際覆蓋范圍取決于底層移動運營商協商的漫游關系數目。僅漫游SIM僅利用一組操作員憑證,當需要高漫游費用位置或當地法規不允許永久漫游時,從商業或監管角度來看,僅漫游SIM可能是不實用的。

 

作為下一代SIM技術,eSIM面向未來,提供可編程SIM解決方案,能夠在設備所在的任何地方使用本地配置文件。一旦在特定區域中檢測到具有eSIM的設備,就可以通過空中遠程添加本地配置文件,并且eSIM可以作為普通的本地或區域SIM卡操作,從而消除昂貴的漫游場景和監管問題。該解決方案還可以防止運營商費率變化,并確保接入所需要的移動技術。通過使用GSMA的eUICC標準,并與可信賴的合作伙伴合作實現平臺和全球專用網絡連接,可以確保最大的安全性。

 

最好的組件

除了是同類最佳產品之外,Nordic nRF9160和iBASIS Global Access for Things還進行了預先集成,以確保可互操作的解決方案集。與目前為LTE-MNB-IoT應用推出的任何其它蜂窩物聯網模塊相比,nRF9160 系統級封裝 (SiP)器件的體積減小很多,功耗更低,并具有更多安全功能。

 

它已獲得GCF認證,符合3GPP LTE規范的全球蜂窩網絡互操作性以及單獨要求的FCC和CE監管認證要求。這意味著nRF9160 SiP獲批準用于全球范圍蜂窩網絡和蜂窩物聯網產品應用部署。它集成了只用于運行應用的Arm Cortex-M33應用處理器、完整的LTE調制解調器、RF前端(RFFE)、先進的安全和電源管理系統,這些使得nRF9160成為市場上最緊湊、最完整、最節能的蜂窩物聯網解決方案。

標簽:  蜂窩物聯網[6]    NB-IoT[6]    LTE-M[5]
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