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大规模物联网设备部署的连接

时间:2019-05-24 作者:Nordic Semiconductor 阅读:
现有许多蜂窝物联网(Cellular IoT)模块和网络可供选择,但并非所有模块和网络都是同等的。在选择物联网解决方案组件时,更深层次的考虑是很重要的。

现有许多蜂窝物联网(Cellular IoT)模块和网络可供选择,但并非所有模块和网络都是同等的。在选择物联网解决方案组件时,更深层次的考虑是很重要的。n0WEETC-电子工程专辑

众所周知,许多设备将作为物联网的一部分而连接起来。根据ITU-R、3GPP和GSMA标准组织,最高密度的设备将会出现在工业互联网和互连城市垂直设备中,支持智能建筑、智慧城市、智能电表和跟踪应用等等。n0WEETC-电子工程专辑

大规模物联网的要求

由于这些垂直应用中的设备密度很高,因此它们被称为大规模物联网(Massive IoT)类别。此类设备具有相似的较小数据量、广泛的覆盖范围、低成本、低功耗/长电池寿命(10年或更长时间)、深度室内/地下覆盖(例如智能建筑、石油和天然气等)、安全性(安全性和数据完整性)和更高延迟容差要求。n0WEETC-电子工程专辑

为了满足这些要求,ITU-R和3GPP已经定义了LTE-M(LTE机器类型通信(MTC))和NB-IoT(窄带IoT)低功率广域(LPWA)移动性标准,以支持预计部署的大量物联网设备。n0WEETC-电子工程专辑

5G Americas和Lux Research指出,到2020年基于蜂窝的NB-IoT将成为低功耗广域(LPWA)网络的主要标准,到2022年可能占全球LPWAN连接的90%以上。n0WEETC-电子工程专辑

物联网解决方案组件

物联网开发中最困难的任务之一,是为特定的物联网设备解决方案选择最合适的组件。每个物联网解决方案都由许多部分组成,需要考虑许多组件:n0WEETC-电子工程专辑

•硬件:包括设备模块、接口和网关n0WEETC-电子工程专辑

•边缘处理:边缘智能和分析,只允许将有意义的数据传输到物联网应用,并降低传输成本n0WEETC-电子工程专辑

•网络连接:WiFi、蜂窝、其它LPWAN、卫星、Zigbee/Z-Waven0WEETC-电子工程专辑

•设备管理:设备配置、控制、费率计划和监控n0WEETC-电子工程专辑

•数据管理:定义数据结构,包括建模设备和设备行为、处理非结构化数据和数据清理n0WEETC-电子工程专辑

•物联网应用:垂直特定应用n0WEETC-电子工程专辑

•分析:包括描述性、预测性和洞察n0WEETC-电子工程专辑

•安全性:端至端安全框架、数据加密、数据隐私、设备认证等n0WEETC-电子工程专辑

•监管:网络/行业认证、数据主权、永久漫游限制n0WEETC-电子工程专辑

•其它组件领域:地理支持、可扩展性、可互操作/预集成等n0WEETC-电子工程专辑

对于大规模物联网部署,为了满足要较小数据量、扩展覆盖范围、低成本、低功耗和安全要求所必需,硬件和网络连接组件是两个最重要的决策领域。n0WEETC-电子工程专辑

20190524-002.pngn0WEETC-电子工程专辑

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图中文字:物联网应用、安全性、数据管理、硬件、网络连接、边缘处理、监管、全球、可扩展性、可互操作、蜂窝物联网、大规模物联网、LTE-M、NB-IoTn0WEETC-电子工程专辑

蜂窝技术是理想的选择

其它未经许可的低功耗广域网(LPWAN)技术(如SigFox和LoRa)要么是专有的、缺乏覆盖率或可靠性,要么只适合小众用例。 包括LTE-M和NB-IoT在内的许可频谱中的蜂窝IoT(CIoT) LPWAN连接提供了针对全球物联网部署非常重要的可扩展性、互操作性和安全性功能,包括:n0WEETC-电子工程专辑

•安全识别设备(身份管理)n0WEETC-电子工程专辑

•身份验证和授权n0WEETC-电子工程专辑

•使用公钥基础设施(PKI)对设备数据和信令进行端至端加密n0WEETC-电子工程专辑

必须选择适当的硬件来实现连接选择。根据大规模物联网应用,必须选择支持LTE-M或NB-IoT的CIoT模块,并具有满足特定部署的属性,包括小型或非常小的封装、极低的功耗、支持全球蜂窝频段、用户识别模块(SIM)接口和全球认证。n0WEETC-电子工程专辑

尽管可能有许多CIoT模块和蜂窝网络可供选择,但并非所有模块和蜂窝网络都是同等的。在选择物联网解决方案组件时,开发人员或解决方案架构人员必须更深入地进行考量。n0WEETC-电子工程专辑

蜂窝物联网连接和eSIM技术

与传统SIM类似,称为嵌入式SIM(eSIM)的计算模块控制下一代移动设备(例如智能手表、可穿戴设备、联网汽车等)的认证和服务访问。n0WEETC-电子工程专辑

然而,与传统SIM不同,eSIM是可远程编程的“电子”SIM。eSIM通常采用焊接到设备电路板中的“嵌入式”集成电路芯片的形式,但也提供传统的SIM封装,如智能手机中的微型和纳米级封装。eSIM带有一个名为嵌入式通用集成电路卡(eUICC)的智能卡容器,用于存储MNO凭证,并能够通过称为远程SIM配置(RSP)的进程,采用无线(OTA)方式对这些MNO凭证进行远程编程。n0WEETC-电子工程专辑

标准SIM 与 eSIM的对比

实施漫游专用解决方案的标准SIM可以提供接近全球的覆盖范围。但是,实际覆盖范围取决于底层移动运营商协商的漫游关系数目。仅漫游SIM仅利用一组操作员凭证,当需要高漫游费用位置或当地法规不允许永久漫游时,从商业或监管角度来看,仅漫游SIM可能是不实用的。n0WEETC-电子工程专辑

作为下一代SIM技术,eSIM面向未来,提供可编程SIM解决方案,能够在设备所在的任何地方使用本地配置文件。一旦在特定区域中检测到具有eSIM的设备,就可以通过空中远程添加本地配置文件,并且eSIM可以作为普通的本地或区域SIM卡操作,从而消除昂贵的漫游场景和监管问题。该解决方案还可以防止运营商费率变化,并确保接入所需要的移动技术。通过使用GSMA的eUICC标准,并与可信赖的合作伙伴合作实现平台和全球专用网络连接,可以确保最大的安全性。n0WEETC-电子工程专辑

最好的组件

除了是同类最佳产品之外,Nordic nRF9160和iBASIS Global Access for Things还进行了预先集成,以确保可互操作的解决方案集。与目前为LTE-M和NB-IoT应用推出的任何其它蜂窝物联网模块相比,nRF9160 系统级封装 (SiP)器件的体积减小很多,功耗更低,并具有更多安全功能。n0WEETC-电子工程专辑

它已获得GCF认证,符合3GPP LTE规范的全球蜂窝网络互操作性以及单独要求的FCC和CE监管认证要求。这意味着nRF9160 SiP获批准用于全球范围蜂窝网络和蜂窝物联网产品应用部署。它集成了只用于运行应用的Arm Cortex-M33应用处理器、完整的LTE调制解调器、RF前端(RFFE)、先进的安全和电源管理系统,这些使得nRF9160成为市场上最紧凑、最完整、最节能的蜂窝物联网解决方案。n0WEETC-电子工程专辑

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