ما هو إنترنت الأشياء ضيق النطاق NB-IoT

في تطبيقات (NB-IoT) عادةً ما يلزم نقل كميات قليلة من البيانات بشكل غير منتظم، حيث أصبحت (NB-IoT) معيارًا لهذا النوع من الاتصالات اللاسلكية في عام (2016م)، وفي السنوات الأخيرة كان مشغلو الهواتف المحمولة ولا يزال العديد منهم ينشرون قدرات الشبكة التي تتيح تغطية النطاق الضيق لإنترنت الأشياء لعملائهم.

ما هو إنترنت الأشياء ضيق النطاق NB-IoT

تقنية (NB-IoT): هي تقنية راديو ضيقة النطاق لمعدات وتطبيقات (M2M) وإنترنت الأشياء (IoT)، التي تحتاج إرسالًا لاسلكيًا على مدى أطول بتكلفة منخفضة نسبيًا، وباستخدام القليل من الطاقة لعمر بطارية مرتفع.

ملاحظة: “M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine”.

ملاحظة: “NB-IoT” هي اختصار لـ “Narrowband Internet of things”.

خصائص إنترنت الأشياء ضيق النطاق NB-IoT

• يشار إلى (NB-IoT) أيضاً باسم (LTE Cat-NB).

• تنطبق المصطلحات الأخرى مثل: (LTE Cat-NB1) و(Cat N1) على مواصفات (NB-IoT) الصادرة في عام (2016م).

• تندرج (NB-IoT) ضمن فئة معايير وبروتوكولات شبكة (LPWAN).

• هذا هو الاسم المستخدم للعديد من أنواع معايير اتصالات إنترنت الأشياء اللاسلكية في مكدس إنترنت الأشياء، والذي يتيح استخدام الأجهزة ذات البطاريات للإرسال عبر منطقة واسعة شبكة واسعة النطاق (WAN)، وفي هذه الحالة (WWAN) مع طاقة منخفضة نسبياً (ومن ثم LP) لعمليات النقل غير المتكررة وصغيرة الحجم بشكل أساسي والبيانات.

• (NB-IoT) هو بروتوكول إنترنت لاسلكي للأشياء (IoT) يستخدم تقنية الطاقة (LPWAN).

• تم تطويره بواسطة (3GPP) للاتصالات اللاسلكية الخلوية التي تتيح مجموعة واسعة من أجهزة وخدمات (NB-IoT) الجديدة.

• (NB-IoT) هو أحد معايير (3GPP LPWAN) الرئيسية.

ملاحظة:“LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”LPWAN” هي اختصار لـ “low-power wide-area network”.

ملاحظة:“3GPP” هي اختصار لـ “Third Generation Partnership Project” و”WWAN” هي اختصار لـ “Wireless Wide Area Network”.

أهداف تقنية NB-IoT

• يهدف معيار اتصالات (NB-IoT) إلى تمكين أجهزة إنترنت الأشياء من العمل عبر شبكات الناقل، إمّا ضمن موجة الناقل الحالية للنظام العالمي للهاتف المحمول (GSM)، أو في نطاق حماية غير مستخدم بين قنوات (LTE) أو بشكل مستقل.

• يتمثل أحد أهداف (NB-IoT) في تعزيز امتداد التغطية بما يتجاوز ما تقدمه التقنيات الخلوية الحالية وللقيام بذلك يوفر (NB-IoT) عمليات تكرار إرسال، وتكوينات مختلفة لتخصيص عرض النطاق في نقل الوصلة الصاعدة.

• يمكن لـ (NB-IoT) تمكين مجموعة واسعة من أجهزة وخدمات إنترنت الأشياء الجديدة.

• يخفض (NB-IoT) من استهلاك الطاقة للأجهزة المتصلة ومع زيادة إمكانية النظام والكفاءة للنطاق الترددي، خصوصًا للمواقع التي لا يمكن تغطيتها بسهولة بواسطة التقنيات الخلوية التقليدية.

• يمكن أن تتمتع الأجهزة المتصلة (NB-IoT) بعمر بطارية يزيد عن (10 سنوات) للعديد من حالات الاستخدام.

• استثمر (159 مشغلًا) في (NB-IoT) مع (107 شبكة منتشرة / مطلقة) في جميع أنحاء العالم.

ملاحظة:“GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile communication”.

كيفية عمل تقنية NB-IoT

• (NB-IoT) هو إصدار لنقل البيانات مهيأ لتفعيل الأجهزة من العمل في شبكات الناقل المحمول.

• تعتمد تقنية (NB-IoT) إشارات النطاق الترددي القليل للتراسل ضمن تقنيات (GSM) و(LTE) الحالية.

• أجهزة الاستشعار المصممة خصيصًا هي المكونات الأساسية في أنظمة (NB-IoT).

• تقوم هذه الأجهزة بجمع المعلومات من المناطق المحيطة بها ونقلها إلى محطات قاعدة (NB-IoT) أو عقد الإرسال.

• ترتبط المحطات القاعدية الفردية ببوابة إنترنت الأشياء وخوادم التطبيقات السحابية لإنترنت الأشياء من أجل المراقبة المركزية وتحليل البيانات.

• يستخدم (NB-IoT) طبقة مادية جديدة مع الإشارات والقنوات لتلبية متطلبات التغطية الممتدة في المناطق الريفية والأعماق الداخلية، مع تمكين تعقيد الجهاز المنخفض للغاية.

• التكنولوجيا الأساسية أقل تعقيدًا بكثير من تلك الخاصة بوحدات (GSM) أو (GPRS).

• بدعم من جميع الشركات المصنعة للمعدات المتنقلة والشرائح والوحدات الرئيسية، ويمكن أن توجد (NB-IoT) جنبًا إلى جنب مع شبكات المحمول (2G) و(3G) و(4G).

ملاحظة: “GPRS” هي اختصار لـ “General Packet Radio Services”.

ما هي فوائد تقنية NB-IoT

1- التغطية الاتصال في كل مكان

• يمكن أن تساعد (NB-IoT) في دعم أعداد هائلة من الأجهزة من خلال إنشاء شبكات (NB-IoT) التي يمكنها الاتصال بمليارات العقد.

• مصمم للتغطية الممتدة في الداخل، ويوفر التعقيد الأقل للأجهزة اتصالاً وتواصلًا طويل المدى.

2- استهلاك منخفض للطاقة

لا يتطلب (NB-IoT) إلى تشغيل نظام تشغيل ثقيل مثل: (Linux) أو القيام بالكثير من معالجة الإشارات، ممّا يجعله أكثر كفاءة في استخدام الطاقة مقارنة بالتقنيات الخلوية الأخرى.

3- تكلفة منخفضة للأجهزة

نظراً لأنّه من الأسهل إنشاء أجهزة ذات تعقيد أقل، فإنّ تكلفة الأجهزة منخفضة بشكل ملحوظ.

4- عمر بطارية طويل الأمد

تعمل القدرة المحسّنة لاستهلاك الطاقة (NB-IoT) على مساندة عمر بطارية طويل الأمد للأجهزة.

5- الحماية

يتم تأمين (NB-IoT) مثل (4G)، بما في ذلك جميع ميزات الترميز والمصادقة المستندة إلى (SIM).

تطبيقات تقنية NB-IoT

1- القياس الذكي

• يعمل (NB‑IoT) بشكل جيد للتحكم بعدادات المياه والغاز عبر عمليات نقل البيانات العادية والصغيرة.

• تُعد تغطية الشبكة مشكلة كبيرة في طرح أجهزة القياس الذكية، حيث يتم تثبيت العدادات في كثير من الأحيان في مواقع صعبة، مثل: أعماق الأرض أو في الأقبية أو في المناطق الريفية النائية.

ملاحظة:تغطية إنترنت الأشياء واختراقها قادران على معالجة هذه المشكلة.

2- المدن الذكية

• يمكن أن تساعد تقنية (NB‑IoT) الحكومات المحلية على التحكم في إضاءة الشوارع.

• تحديد متى يجب إفراغ الصناديق.

• تحديد أماكن وقوف السيارات المجانية.

• مراقبة الظروف البيئية ومسح أحوال الطريق.

3- المباني الذكية

• يمكن لأجهزة الاستشعار المتصلة (NB‑IoT) إرسال تنبيهات إلى مديري المرافق فيما يرتبط بقضايا صيانة المباني.

• هناك أيضاً أنظمة مراقبة درجة الحرارة الداخلية تعتمد على مستشعرات (NB-IoT).

• يمكن أن تعمل (NB‑IoT) على دعم اتصال النطاق العريض للمبنى.

4- تتبع الأشخاص والحيوانات

• يوفر (NB‑IoT) طريقة آمنة وغير مكلفة لتتبع الأشخاص والحيوانات والأصول عندما لا يكون التتبع المستمر ضروريًا.

• يعد (NB-IoT) مفيدًا لتتبع الأشياء التي قد لا تتحرك طوال الوقت.

5- الزراعة الذكية

• يتيح اتصال (NB‑IoT) للمزارعين والمدن التقاط البيانات من أجهزة الاستشعار البيئية التي تحتوي على وحدات (NB-IoT) التي يمكنها إرسال تنبيهات في حالة حدوث أي شيء غير عادي.

• يمكن استخدام هذه المستشعرات لمراقبة درجة حرارة ورطوبة التربة وكذلك لتتبع خصائص الأرض والتلوث والضوضاء والمطر.

الحواجز التي تحول دون أن تصبح تقنية NB-IoT معيارًا

1- محدودية حركة الجهاز

• تظل أجهزة (NB-IoT) متصلة فقط في بيئة محدودة ومشغل شبكة واحد فقط.

• قد يعني هذا وجود قيود على استخدامات مثل: الأجهزة القابلة للارتداء التي تترك محيطًا محددًا.

• إذا دخل شخص لديه جهاز يمكن ارتداؤه، وعلى سبيل المثال دولة أخرى وفقد يصبح الجهاز غير صالح للعمل إذا لم يكن للمشغل وجود محلي.

2- الإفتقار إلى دليل على المفهوم

نظراً لأنّ عمليات الطرح التجارية كانت محدودة نسبياً، فمن الصعب تحديد ما إذا كانت التكنولوجيا ناجحة.

في النهاية، إنّ (NB-IoT) هو مقياس اتصال لاسلكي لإنترنت الأشياء بأشكاله المختلفة، حيث تعود (NB-IoT) إلى فئة شبكات (LPWAN)، ممّا يتيح توصيل الأجهزة التي تحتاج إلى كميات صغيرة من البيانات وعرض نطاق ترددي منخفض وعمر بطارية طويل، وهذا يجعلها مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات وحالات استعمال إنترنت الأشياء.