【通訊科普】NB-IoT是什麼?怎麼用?

作者:尤濬哲

NB-IoT是什麼?作什麼用的?要怎麼用?今天就一起來說明。

NB-IoT(Narrowband Internet of Things)就是一種傳輸模式,一般來說物聯網裝置要上網,主要是以WiFi為主,除此之外也有LoRa、Zigbee、BLE等等,不過還是以WiFi為主,不過如果你的應用場域沒有WiFi該怎麼辦?

例如在智慧農業的設備在田裡,WiFi太遠連不上,LoRa又覺得傳輸不穩定的話,就可以考慮NBIoT這個方案,那麼為什麼NB-IoT可以在WiFi收不到的地方傳輸資料呢?

其實就是利用電信的基地台,像是中華電信、遠傳、台哥大、台灣之星等等的都有提供類似的服務,只要向這些電信服務商申請就可以使用這些公司的基地台來傳輸資料,不過這樣的話,與目前的4G、5G服務有什麼差別呢?

NB-IoT服務

一般人使用4G網路通常是看影片照片、或者玩遊戲這種多媒體娛樂,所以傳輸的資料量很大,網路上一張照片可能都要3M,而物聯網裝置傳輸的資料有著很大的不同,例如說溫度濕度、而這些大部分就是純文字資料,純文字資料傳輸當然不能沿用多媒體的傳輸方式,因此在基本封包的組成、頻寬等等都有所不同,不過對於一般使用者來說最大的影響就是NBIoT的傳輸頻寬吧,以下筆者就以中華電信的規格來說明。

如上圖可以看到中華電信在物聯網上的布局除了NB-IoT之外,還有Cat-M1、LTE Cat-1、LTE Advenced等,這些最大的不同就是網路速度了,不同的網路速度可以搭配不同的服務,例如NB-IoT大約是50kps ,比較合適電錶、建築、停車等等這類不會移動的物聯網裝置,如果是要放在人身上的,就要提高到LTE-M、若是要放在車上的則需要使用到LTE Advenced。

當然這些的價格都不太一樣,以遠傳電信來說,NB-IoT的價格是5M/10元月租費,也許很多人會覺得5M?是可以傳什麼啊?不過如果你的資料都是文字資料,5M卻是非常大的,例如你每次傳輸只是溫濕度,那也只有幾個bytes ,若一次傳輸10bytes來算,5M(5242880bytes)粗估可以傳輸524288次,如果一分鐘一次,可以傳一整年喔(524288/60/24=364天)。

遠傳NB-IoT資費方案(Source

不過NB-IoT的申請是有限制的,目前各大電信商都限制必須由法人來申請,也就是說NB-IoT針對的是企業用戶,個人用戶則無法申請,筆者認為主要是要做市場區隔吧,畢竟這麼便宜的費用,可能有些使用者就會停用高費率的4G網路來使用NB-IoT網路吧。

另一方面,遠傳則有提供30M/100元預付卡方案,使用效期為三年,也可以再額外儲值提高使用效期,筆者目前都是使用這個方案,相同的這個方案也必須要企業來申請才行。

這裡說一下使用NB-IoT的優點,除了費率便宜之外,最大的優點就是不再需要設定WiFi,一般來說,如果你的裝置佈署在場域,那一定要將裝置設定為場域的WiFi,如果場域的WiFi故障、或者人為的移動、改名等等的問題,都會導致裝置無法連線,而NB-IoT則無此問題,NB-IoT是使用電信基地台,不會有WiFi需要重新設定的問題,因此設備佈署時就與場域無關,只要開機就開始使用。

NB-IoT連網步驟

目前NB-IoT的晶片主要有SIM7000、BC26等,這些晶片的操作都是透過ATCommand來做,只要熟悉這些指令,就可以讓你的Arduino、RPI連上網路,筆者的教學主要分成兩大流程:1.設定流程、2.傳輸流程。

1. 設定流程:

主要檢查設備及設定模組的SIM上網參數

  • ATI:檢查硬體設備版本編號
  • AT+QCCID:檢查SIM卡編號
  • AT+QCGDEFCONT?:詢問APN上網參數
  • AT+QCGDEFCONT=”參數”:設定APN上網參數,一般目前都以”IPV4V6″,”internet.iot”為APN
  • AT+CESQ:詢問上網訊號強度,一般都在63~1之間,數字越高代表訊號越好,10以下就很難連上,而99則是無法偵測

2.傳輸流程:

本部份則是主要在模組完成設定後,如何傳輸資料。目前BC26支援HTTP及MQTT,本例以HTTP來說明,不過目前MQTT則為NBIoT的主流應用,筆者會在下一篇再詳述。

  • AT+CEREG?:詢問連網註冊狀態
  • AT+QIOPEN=1,0,”TCP”,””,:開啟與伺服器之間的TCP連線
  • AT+QISEND=0,length>,”data”:將資料傳送至伺服器
  • AT+QICLOSE=0:關閉伺服器連線

這樣就算完成一個傳輸流程,一般來說每次的ATCommand下達後,等候指令回覆大約需要3-10秒左右,因此這樣一次的傳輸可能會需要30秒,自然是比不上WiFi傳輸,不過考量物聯網裝置的功能,原本就不是用於即時偵測,因此30秒、1分鐘這樣的頻率算是還能勝任。

小結

這裡簡單的總結一下NB-IoT的優缺點。

優點:

  • 使用電信業基地台,沒有WiFi距離限制
  • 不須設定WiFi SSID,PWD,任何地方都可以開機就直接使用
  • 不同服務可以選擇不同方案
  • 透過後台可以查看已使用流量及使用年限
  • 低功耗

缺點:

  • 須視當地是否有NBIoT服務涵蓋
  • 傳輸速率較慢,不合適即時系統
  • 需要傳輸費用

(作者為本刊共筆作者,原文連結,其專欄文章同步發表於作者部落格;責任編輯:謝涵如)

尤濬哲
尤濬哲

Author: 尤濬哲

身兼助理教授/專欄作家/知名部落客,以及點點滴滴科技研發總監等身份,專長包括人工智慧、多媒體互動(Unity)、智慧互動裝置(APP、Arduino)、虛擬實境與擴增實境互動、IoT 實做開發。 學歷:中山大學資訊管理研究所 博士

Share This Post On

Submit a Comment

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。