【原创】专家详解所谓的“NB-IOT唤醒” bug

winniewei 提交于 周一, 07/22/2019
【原创】专家详解所谓的“NB-IOT唤醒” bug

作者:张国斌

当年诺基亚执功能机手机牛耳数年,一夜崩塌,它的基带工程师都去哪里了?2015年,在芬兰的150名有20年基带研发经验的诺基亚资深工程师加入了另外一家北欧公司,他们潜心研发LTE-M / NB-IoT 产品四年,这个月,他们的NB-IOT产品成功量产开始批量供货,其性能堪称全球一流,今天为你讲讲他们研发的这个产品。

在MWC2019上海期间,Nordic亚太区蜂窝IoT 战略销售经理牟明跃接受了电子创新网总编张国斌的独家专访,介绍了Nordic研发的NB-IOT新品,其实Nordic就是接收诺基亚基带工程师的那家北欧公司。“其实我们的研发团队还有来自微软、博通和意法-爱立信等公司资深研发工程师,我们有200多人从事基带研究,这个规模不亚于其他大型公司。”他透露。

牟明跃表示今年年初Nordic Semiconductor在CES上抢先亮相了其nRF91®系列低功耗蜂窝IoT解决方案,展示了在美国Verizon无线网络和挪威Telia网络上运行的nRF91器件。“我们认为LTE-M 和 NB-IoT 都很重要,它们的带宽不同,不过各自优势很明显,例如LTE-M有更高吞吐量 、低延迟、漫游、移动性、在中等速率下最节能、适用于TCP/TLS 端至端安全连接等,而NB-IOT虽然移动性差但有更长的距离在低数据速率下最节能等。”他强调,“从下图也可以看出LTE-M 和 NB-IoT在全球的部署很广泛。”

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他表示Nordic认为这两个技术在资产跟踪、卫生保健、可穿戴产品、电力/燃气/水计量、产品即服务、预测性维护、环境监控、智能家居、智慧城市基础设施,正是基于这样的判断,Nordic全力杀入这个领域。     

Nordic NB-IOT的优势

他表示,  Nordic 的NB-IOT有四个优势,一个是低功耗,从头设计每一个环节以实现低功耗,集成内存并使用低功耗处理器,第二是易于使用,该公司启动了面向数千位客户和数百项应用的自助服务,第三是小尺寸,因为它采用了先进封装技术,第四是适用全球范围。“我们的LTE-M开发板都有一个sim卡支持全球20多个国家的网络。”他表示。

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据他介绍,nRF91系列是一款高度集成的低功耗全球多模LTE-M / NB-IoT方案,它采用的是系统级封装(SiP),这个SiP将一个完整的低功耗蜂窝IoT系统集成到一个包括调制解调器、收发器、RF前端、专用应用处理器、Flash内存、电源管理、晶体和无源器件在内微型10x16x1.2mm封装中。

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牟明跃表示这个集成度在现有NB-IOT方案中名列前茅。

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“我们的射频前端其实是Qorvo量身打造的,Qorvo是我们的战略合作伙伴,nRF91 SiP充分利用经过验证的Qorvo最先进RF前端、先进封装和MicroShield™技术来提供独特的超紧凑解决方案,具有高性能和低功耗特点。“他指出,”nRF91系列采用的是Nordic多模LTE-M / NB-IoT调制解调器、无SAW收发器和Qorvo定制射频前端解决方案,因而能支持全球部署。”

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据他介绍,该系列中的nRF9160 SiP是首款采用Arm最新Arm Cortex M-33 CPU内核的蜂窝IoT模块,并且具有1MB Flash和256kB RAM板载内存。nRF9160 SiP也是首个将Arm最先进的Arm TrustZone和Arm CryptoCell安全功能融入互联网级加密和应用保护的模块。这些技术都是设计用于高能效,并且在运算能力、功耗和安全性方面要求最高性能水平的嵌入式IoT产品。

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他表示nRF9160 SiP另一项独特功能是集成了GPS支持,允许GPS和蜂窝数据两者结合使用,实现比单独使用其中一种技术更精确的定位。

“NB-IOT唤醒” bug?

曾经有业内朋友坚称NB-IOT难以唤醒,响应太慢不适合做物联网应用,对此,牟明跃表示一些在水气表上的NB-IOT应用 ,由于其不需要频繁发送数据,因而从低功耗角度看不需要频繁唤醒,但实际上,通过设置NB-IOT的工作模式,也可以让它快速响应需求,如让其工作在eDRX模式,就可以实现休眠一分钟,再唤醒工作,再休眠一分钟,这样可以实现较快响应。

实际上,NB采用了三种工作模式,DRX、eDRX和PSM模式,DRX(Discontinuous Reception)叫“不连续接收”,但实际是能够随时随地找到设备,相当于随时在监听,所以功耗最高,DRX待机功耗1mA左右。

eDRX(extended Discontinuous Reception),就是把网络先开一会、再停一会。 开的时候能收到数据,停的时候收不到数据。停的时间从几十秒到几个小时,可以配置,eDRX 5分钟间隔的待机功耗在0.2mA左右。

PSM(power saving mode),相当于把eDRX开关网络的频率放的更低,低至几天打开一次网络。同样,打开网络的时候能收到数据,不打开网络的时候收不到数据。(PSM模式下,待机功耗只有微安级别,此时才能做到“一节电池用5年”。)

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所以设计NB-IOT物联网产品,要根据应用工作模式,例如共享单车锁、智能锁,远程开锁之后,不能傻等5分钟才开锁,所以需要DRX模式。(相当于GSM的长连接)。而物流监控,隔一两个小时看一下位置就好了,不需要时刻盯着,用eDRX是比较合适的。而远程水表煤气表监控,几乎不需要被控制,只要隔几天给服务器传输一次用水用气量就好了,所以需要用PSM模式最省电。

他表示NB-IOT也支持突发型数据上报,如智慧停车、火情检测等,需要及时计费和报警。

关于Nordic的NB-IOT开发,他指出nRF91系列包括一套完整的软件和易于使用的开发工具,以加速创新和产品开发。此外,还有世界级的一线技术支持团队和Nordic发展迅速的社区提供协助。各种各样的支持,使得让开发人员可专注于实现自己的目标:使用蜂窝技术开发出色的产品和服务。

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目前,运营商对NB-IOT情有独钟,国内很多芯片公司纷纷杀入NB-IOT领域,将其成本不断拉低,对此,牟明跃表示Nordic的优势是全球部署,“我们不拼价格和成本,我们提供的是系统级的全球方案。”他强调。

这是Nodic提供的nRF9160 DK,它具有支持多个频段的专用LTE-M和NB-IoT天线,可在全球范围运行。

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它的主要特性有

■ 用于nRF9160 SiP单板开发套件

■ 支持700至960 MHz + 1710至2200 MHz LTE 频段

■ 通过: CE, FCC, ISED, GCF认证

■ nRF52840板控制器

■ 兼容Arduino Uno Rev3

■ LTE-M/NB-IoT、GPS 和 2.4 GHz 天线

■ SWF RF 控制器用于全部天线

■ 纳米级4FF SIM 卡插槽和 MFF2 SIM 占位面积

■ SEGGER J-Link OB 编程器/调试器

■ 测量功耗引脚

■ 用戶可编程 LED(4)、按钮(2) 和开关(2)

■ 电池、外部或USB的3.3 至 5.5 V电源。

他表示nRF9160 DK可以轻松连接到Nordic云解决方案nRF Connect for Cloud,方便大家实现完整的物联网方案。

注:本文为原创文章,转载请注明作者及来源

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