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吳老師撩NB-IoT(6)| NB-IoT為達低成本,如何揮刀自宮?

2017/11/13
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閱讀需 21 分鐘
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上幾篇中,吳老司已經(jīng)扯完了 NB 的強覆蓋和小功耗技術(shù)特點,接下來將分幾個篇章扯一扯 NB 通過哪些手段來降低成本的。
 
咱們先從葵花寶典撩起。
 
葵花寶典【先訣】:欲練神功,引刀自宮。若不自宮,功起熱生??▽毜涞奈涔杈褪且粋€字:快。令狐沖獨孤九劍的精髓就是對手在出招的瞬間發(fā)現(xiàn)破綻,攻擊破綻,從而逼得對手只得回防,根本無法出招,才能做到“只進攻,不防守”的境界。但對戰(zhàn)東方不敗時,由于他速度極快,即使發(fā)現(xiàn)破綻,出手的瞬間東方不敗下一招都使完了,破綻根本抓不著。-- 摘自百度
 
 
話說 NB-IoT 出山之前,物聯(lián)網(wǎng)的江湖上已經(jīng)有 Sigfox、LoRa、ZigBee 等諸多江湖成名高手,其產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟,商業(yè)化應用較早。此外,這些高手的看家功夫基本都有一招叫做成本低廉,比如藍牙、Thread、ZigBee 三種標準的芯片價格在 2 美元左右,僅支持其中一種標準的芯片價格還不到 1 美元。正因如此,NB-IOT 在下山之前就暗暗苦練葵花寶典,一次一次自宮加自殘,終于練成了神功(目標為成本低到 1 美元),才使得 NB-IOT 在后續(xù)行走江湖時,唯快不破(便于大規(guī)模應用,市場推廣容易),從此有了縱橫江湖的實力。
 
 
今天吳老司跟大家八卦下,NB-IOT 為了達到低成本目的,是如何揮刀自宮的。本集主要講述 NB 為什么采用 FDD 半雙工模式后,大幅降低了器件復雜度。
 
提到雙工方式,大家估計都笑了,這多簡單的事啊,地球人都知道啊,包郵只要 98 啊。
 
不過吳老司還是得提醒你,也許沒有你想的那么簡單,畢竟這不是在做選擇題考試。
 
就雙工問題,吳老司來幫你翻翻老黃歷,炒炒這盤夾生飯,請看招:
1  雙工方式在通信系統(tǒng)中處于什么樣的地位?
雙工是一切通信系統(tǒng)的最最底層的設計,也是通信系統(tǒng)最核心的標簽。例如在 LTE 系統(tǒng)中,常見的雙工方式就是 TDD(Time Division Duplex)和 FDD(Frequency Division Duplex)兩種,正因雙工方式的不同也就形成了 TD-LTE 和 FDD-LTE 兩種在咱們國家都采用了的 4G 技術(shù)。
 
2  雙工的作用是什么?
這個大家可以度娘出很多答案,吳老司的理解是:怎么區(qū)分上下行。不同于廣播電視僅有單向通信,咱們移動通信系統(tǒng)是雙向進行的,即既有下行數(shù)據(jù)接收,也有上行數(shù)據(jù)發(fā)送。雙工方式就是選擇用什么樣的方式來區(qū)分上、下行。比如最常見的區(qū)分方式示意圖如下:
 
 
tips:
誰的青春沒有一個 NOKIA?請允許吳老司向經(jīng)典致敬!
 
3 雙工方式怎么分類?
吳老司:雙工方式怎么分類:
 
小明:是 FDD 和 TDD。
 
恭喜你,你都會搶答了!
 
 
好,吳老司再問你,NB-IOT 支持的是 FDD 半雙工模式。那么什么叫做 FDD 半雙工,這是個什么梗???(有沒有崩潰的感覺?防不勝防啊)
 
 
據(jù)前所述,在蜂窩通信系統(tǒng)中,根據(jù)發(fā)送信號雙工方式不同,可以分為 TDD 和 FDD 兩種雙工方式。實際上,其中 FDD 雙工方式可進一步分為全雙工 FDD(Full-Duplex FDD)和半雙工 FDD(Half-Duplex FDD, HD-FDD)。
 
 
對全雙工和半雙工方式做進一步說明:
 
◢全雙工(Full Duplex)是指在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時也能夠接收數(shù)據(jù),兩者同步進行,這好像我們平時打電話一樣,說話的同時也能夠聽到對方的聲音。目前的網(wǎng)卡一般都支持全雙工。
 
◢半雙工(Half Duplex),所謂半雙工就是指一個時間段內(nèi)只有一個動作發(fā)生,舉個簡單例子,一條窄窄的馬路,同時只能有一輛車通過,當目前有兩量車對開,這種情況下就只能一輛先過,等到頭后另一輛再開,這個例子就形象的說明了半雙工的原理。早期的對講機、以及早期集線器等設備都是基于半雙工的產(chǎn)品。全雙工可以得到更高的數(shù)據(jù)傳輸速度。
 

 

4  半雙工怎么節(jié)約成本?
NB-IOT 基于成本考慮,對 FDD-LTE 的全雙工方式進行閹割,僅支持半雙工。帶來的好處當然是終端實現(xiàn)簡單,影響是終端無法同時收發(fā)上下行,無法同時接收公共信息與用戶信息。工作示意圖如下圖所示:
 
 
 
◢上行傳輸和下行傳輸在不同的載波頻段上進行;
 
基站 / 終端在不同的時間進行信道的發(fā)送 / 接收或者接收 / 發(fā)送 ;
 
◢H-FDD 與 F-FDD 的差別在于終端不允許同時進行信號的發(fā)送與接收,終端相對全雙工 FDD 終端可以簡化,只保留一套收發(fā)信機即可,從而節(jié)省雙工器的成本;
 
◢老司機還告訴小同學們一個秘密:早期的 GSM 手機的工作原理與此非常相同!趕快去翻老黃歷去吧!吳老司就不做大篇幅介紹,只提供一個經(jīng)典的 GSM 手機工作原理圖供參考:
 
 
5   NB 支持 TDD 嗎?
這個問題,就算留個課后作業(yè),各位小同學自己思考解答,下期解答,下課!
 
 
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吳細剛,一位在移動通信行業(yè)耕耘十年的老兵。創(chuàng)辦“吳老師聊通信”微信公號,并將“吳老司撩NB-IoT系列”文章匯集成冊,發(fā)表《NB-IoT從原理到實踐30講》一書。