如何充分发挥NB－IoT的效益

Nordic Semiconductor公司蜂窝物联网技术营销经理Martin Lesund

数十亿个远程物联网终端设备为人类默默地工作，它们测量湿度、温度、振动幅度、空气质量或者其它一百多种参数。这些物联网设备提供的数据具有宝贵的价值。然而，只有将数据传输到云端进行筛选和分析，并以此做出对应的决策，这些参数才能发挥它们最大的价值。

低功耗广域网(LPWAN)在远程物联网终端设备和云之间架起了桥梁。蜂窝物联网技术NB-IoT是领先的LPWAN解决方案，具有最长可达15 公里的传输范围和低功耗特性。这种方案专为节省带宽和功耗而设计，是获得业界认可的功能强大且耐用的有效解决方案。

尽管如此，现今已部署的数十亿个物联网设备仅仅是万分之一而已。十年之内业界可能会部署数千亿甚至数万亿个物联网设备。这就需要更加高效的通信运作，以充分利用宝贵的无线电频谱，同时要求降低能源消耗。

3GPP机构早作筹谋

3GPP是电信标准组织的集合机构，也是NB-IoT规范的起草机构，该机构一直致力于解决这个难题。3GPP已经开发了一些提高网络传输容量，甚至可以同时降低延迟的方法。其中一项技术进步是让开发人员省去设备传输中部分无线电数据包，从而提高设备的数据吞吐量。

缩短无线电数据包可以减少传输给定数据量的空口时间（延长电池寿命），或者增加给定空口时间内的数据吞吐量。这项技术的名称是“非 IP 数据传输”(NIDD)，它是越来越多的NB-IoT网络选择的通信方法，其工作原理是从无线电数据包中剥除除有效负载之外的所有内容。

无法不劳而获

在使用NIDD时，有部分信息会被从无线电数据包中去除；然而，这些信息最初加入到应用中其实是合乎情理。没有这些信息，复杂性将增加，运作可能不再流畅。此外，NIDD 无法支持IPv6（用于计算机连接到网络的最新版本互联网地址协议），NB-IoT与其它流行的LPWAN技术之间的互操作性会受到影响。

NIDD无法使用部分互联网协议(IP)套件，该套件可以最大限度地减少跨网络的容错连接的延迟，同时也带来一些轻微的安全隐患。

应对NIDD缺陷

Nordic和物联网软件公司Acklio正在合作解决NIDD的缺陷问题，此项合作将为使用Nordic nRF9160蜂窝物联网SiP的开发人员带来高效的NB-IoT通信和更长的电池使用寿命。解决方案将会减少需要制造和处置的电池数量，帮助推动可持续发展。双方合作带来的更多益处包括更高的网络安全性和便捷性。

这项技术称为静态上下文报头压缩(SCHC)，它是针对LPWAN应用需求而量身定制的，并于2020年被国际互联网工程任务组(IETF)采纳为开放标准。Acklio公司创始人在开发SCHC方面发挥了非常重要的作用。

SCHC技术通过无线电数据包的压缩和分段解决了NIDD的缺陷和不良影响。使用NIDD的NB-IoT终端设备可以重新获得IPv6兼容性，并享受基于IP网络固有的低延迟和安全性。

无线电流量急剧下降

在一个已投入服务的欧洲NB-IoT网络中，我们在Nordic nRF9160 SiP上使用NIDD做了一个Acklio SCHC的演示，结果显示与传统的NB-IoT通信相比，通信流量减少了74%。这里要感谢德国电信（Deutsche Telekom）和物联网接入提供商IoT Creators，通过其物联网接入管理平台和集成SIM卡实现运行演示。

通过利用SCHC等技术，Nordic及其他企业的工程师能够充分发挥物联网的巨大潜力。人们有可能看到数万亿个物联网设备以每平方公里一百万个设备的密度顺畅运行，这确确实实是“大规模物联网(massive IoT) ”。