聊聊NB-iot等物联网技术适合你的项目吗？

前言：NB-iot今年大热，很多人都想介入其中，但是全网通篇都是些蓝图式的描述，很少有深入的，适合项目开发经理等看的文章，现在，自己有接触过一些，有些心得，分享给大家，打算尽量简略的说明，让大家评估到底是否适合自己要进行的项目，一个技术很好，但也要适用自己的应用场景才行。
一）低功耗的原理：
所有射频低功耗的原理都是一样的，这个有很多介绍，专业术语，这个简单介绍一下，因为这个是基础，如果不理解这个，就很难理解接下来的说明。
1、所有的无线，在开启接收和发送的时候，都是耗电的，而且是相对来说比较高的耗电，我们称之为发射功率和接收功率，所有的耗电就主要来自这里。
2、接收打开（开启RF电路在接收状态下），才能收到空中的数据，必然造成接收功耗，接收不打开，不产生任何功耗（关闭RF电路）。

基于上面两点，我们可以总结出低功耗的实现方法和难点：
在发送数据上实现低功耗处理的方法是：极短的时间内，将数据发射出去以后，立刻关闭RF电路停止发送，那么可以节约功耗。因为要发送的数据是我们可控的，所以这个低功耗很好做。
接收怎么办呢？这个是所有低功耗的难点和核心，因为接收关闭，就不能接收到任何数据，而且我们不知道别人数据是何时发送的，长时间打开接收，就会产生大功耗。接收的难点就是解决对方何时发送数据，我只在对方发送数据的时候开启接收就行了，接收完数据，我就关闭RF休眠，这样就能节电，就是低功耗了。至于怎么达到这个条件，我们下面再讲。

上面就是低功耗的原理，总结起来就是干活时间短，休息时间长，自然功耗就低。NB-iot的低功耗原理也是基于此。

二）NB-iot低功耗应用的限制：
讲限制前，我们需要引入一个概念，主机和从机，我们前面说的低功耗，都是针对从机来说的，对于主机来说，不能错过任何时间点的数据，那么我就要永远开着接收，这就是牺牲自己的功耗，来换取其他从机的低功耗，并且主机自己需要一个稳定的供电源，不需要低功耗，这样的话，我一个主机，能让N个从机实现低功耗，NB-iot里的主机，就是我们所说的基站，我们所有的从机，数据都要到基站中转，那么，我们基站就不需要低功耗的，我一直开着接收，随便哪个从机，无论何时发送数据出来，我都能接收到。
从上面讲的原理，就知道了NB-iot低功耗的一些限制：
1、我们把从机发送数据到主机的行为，叫做数据上行，这里的限制
就是数据量不能太大，比如NB-iot的速率，最大达到250kbps，就是说每秒能发送250kb这么多的数据，如果我们的一个应用，每秒要传送250kbps，那么等于是全时间要开启发送，达不到任何低功耗的效果；如果我们的应用，每秒要传送125kb，那么，我们只要用半秒传输完毕，另外半秒休息，那么能节电50%了，再扩展开来，我们10秒只要传输125kb，那么就节电95%了。就是说，传输的数据量越少，时间间隔越大，就越节电。这个应用是不是很像电表一类的？一个月只要抄表一次，数据量也不大，所以NB-iot号称一个普通电池能用10年，就是这么算出来的。
2、我们把从机接收主机数据的行为，叫做数据下行，数据接收的难点处理，我们前面说了，接收的低功耗的实现，需要靠知道对方什么时候发送数据来实现，那我们怎么能知道对方要发数据过来呢？这个实现有两个方案，一是从机知道主机什么时候发送数据，二是主机知道从机什么时候能接收数据。这句话看上去没区别，实际是主谓互换，谁主动，谁被动的问题。我们结合实际情况，会发现，第一条是非常难实现的，因为从机本身就是以残缺的功能，来换取功耗的下降，那么就只能选择第二种方案了，就是让主机知道，从机什么时候能接收数据。目前主流的实现方法就是，我从机发送数据完以后，开启一小段时间的接收，这个开启接收的时间长短双方可以约束好为t，因为主机是一直开着接收的，从机一发送数据，主机马上就接收到了，由于有协议的存在，我们主机知道在接下来的一小段时间t内，从机可以接收数据，那么我们主机将需要发送的数据在这个时候发送出去。说完方法以后，开始说限制，这里有个很重要的参数，t，就是开启接收的时间，这个时间影响很多:
a、开启接收时间的长短必定影响了从机的功耗，因为一开接收功耗很大，这个开启的时间越长，功耗越高；
b、开启接收时间的长短影响了能接收的数据量，我们前面发送的时候说过了，数据传输速度是有限制的，那么这个开启接收时间就决定了能接收多少数据量；
c、开启接收时间的长短，影响了通讯的质量，主要是针对主机的处理来说的，虽然基站是主机，但是他主要起数据中转的作用，就是从机的数据，发送到基站，基站再转发给我们的后台，我们称为云端，云端进行处理，然后将处理结果返回基站，基站再转发给从机。这个流程非常重要，因为其中任何一环的处理时间，超过了从机开启接收的时间，必然造成了数据传输失败，所以，从这一点来讲，开启接收时间是越长越好，但是功耗也随之增大。
上面说了，主机只能在从机执行上行数据的时候，进行数据下行，那么从机为了接收数据，就要时不时的去通知主机，我现在有空，有什么事情汇报吗？没事情汇报就走了。这里又牵涉到功耗了，我从机去询问的太频繁，必然导致功耗增大；如果询问得不频繁，必然导致主机发送数据的实时性变差。比如我们约定10秒交换数据一次，那么，云端的命令发送到主机，最大延迟时间能达到10秒，比如我家里的灯，我发送一条打开灯的指令，可能要9秒后，他才会接收到指令执行开灯。
综上所述，总结出来，就是数据下行的实现，比数据上行难。

总结：
现在我们总结一下NB-iot应用场景：
1、在只有数据上行的应用里，非常完美，非常适合，比如抄电表，抄水表一类的，野外的项圈数据定位，等等。
2、数据下行，比数据上行难度大很多，其中的一些约束关系如下：
a、开启接收窗口时间T 与 功耗成正比：开始窗口时间越长，功耗越高.
b、开启接收窗口时间T与 数据传输成功率成正比：开启窗口时间越长，数据的传输成功率越高。
c、开启接收窗口时间T与 数据传输量成正比：开启窗口时间越长，可以接收的数据量越大。
d、接收窗口开启频率 与 功耗成正比 ：频率越高，功耗越高
e、接收窗口开启频率 与 响应及时性成正比：频率越高，响应越及时。
综合上面的约束，那么在项目立项的时候，就可以综合考虑，NB-iot是否适合自己的使用，毕竟，很多项目，都是在功能和功耗之间取一个平衡点。NB-iot丰富了大家实现想法的手段，但不能简单套用，要综合自己的实际需求，和技术本身的限制，盲目上马去套用，即浪费精力，又浪费金钱。
结束语：这篇是写给项目立项人员的参考，希望对大家有所帮助。
原文手打原创，于2017年12月20日，浙江金华。
林威帅

最后

以上就是唠叨小土豆为你收集整理的聊聊NB-iot等物联网技术适合你的项目吗？的全部内容，希望文章能够帮你解决聊聊NB-iot等物联网技术适合你的项目吗？所遇到的程序开发问题。

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