NB-IoT低速率窄帶物聯網通信技術現狀及發展趨勢

黃文超（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東廣州，510630）

NB-IoT低速率窄帶物聯網通信技術現狀及發展趨勢

黃文超
（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東廣州，510630）

NB-IoT作為現階段我國物聯網結構體系中的重要分支，憑借自身在蜂窩網絡結構技術以及運行成本等方面的優勢與商業價值，逐漸成為物流網發展的的主流。本文以NB-IoT低速率窄寬帶物聯網技術為研究重點，深入分析發展現狀及方向，為其在實踐中的有效應用提供必要的參考。

NB-IoT ；物聯網 ；通信技術 ；現狀 ；趨勢

0 引言

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）以蜂窩網絡為基本結構，實現了低速窄寬帶環境下物聯網的有效構建，NB-IoT對于蜂窩結構的合理使用使得其與傳統的物聯網通信技術相比，在只需要消耗180KHz左右的帶寬的情況下，就可以進行GSM網絡、UMTS網絡以及 LTE網絡的設計與部署，因此極大地控制了物聯網通信系統的建設開發成本，減少了不必要的資源浪費與人力損耗。使得NB-IoT有效滿足公共基礎設施、智慧城市以及現代建筑體系對于物聯網通信技術的使用需求，極大了滿足了通信技術的垂直應用需求。對于NB-IoT低速率窄寬帶物聯網通信技術應用現狀以及發展趨勢進行必要的梳理與分析，為后續相關技術的優化創新以及城市物聯網體系的構建創造了良好的條件。

1 NB-IoT低速率窄寬帶物聯網通信技術發展現狀

NB-IoT 由3GPP第三代全球合作伙伴計劃提出，希望在現有的技術條件下，通過對NB-IoT組織架構的合理配置，實現物聯網技術的長距離、低速率、低能耗以及服務多樣化，這就使得NBIoT與傳統的物聯網技術相比，具有極為明顯的技術與性能優勢，實現物聯網覆蓋范圍以及穩定性的全面提升，極大地滿足了多樣化的使用需求，促進了數據信息的高效互動，滿足了超長距離通信技術的發展需求。對NB-IoT低速率窄寬帶物聯網通信技術現狀的分析，能夠幫助技術人員對NB-IoT技術體系進行必要的梳理與整合，從NB-IoT發展特點以及技術優勢等層面出發，不斷進行NB-IoT低速率窄寬帶技術的創新與優化，推動物聯網通信技術的快速健康發展。

2 NB-IoT低速率窄帶物聯網通信技術優勢

NB-IoT低速率窄帶物聯網通信技術優勢的分析，使得相關技術人員、通信企業以及國家相關部門進一步明確NB-IoT的重要性，進而為NB-IoT低速率窄帶物聯網通信技術的發展提供保障。

2.1 NB-IoT低速率窄帶物聯網通信技術覆蓋范圍優勢

現階段主流4G網絡雖然在一定程度上滿足了移動網絡信息數據交互的客觀要求，便利了用戶對于網絡資源的獲取，但是從物聯網的角度來看，4G環境下，其網絡覆蓋范圍以及信息數據的傳輸能力難以真正實現數據的有效傳輸。同時藍牙以及ZigBee等技術盡管能夠實現數據的高效傳輸，但是由于其傳輸覆蓋范圍有效，無形之中增加了物聯網通信技術的開發成本，因此其實用性大大折扣。NB-IoT以蜂窩網絡作為主要結構，因此使得其支持M2M體系下海量數據連接與更新，加之移動蜂窩連接的便捷性，這就在一定程度上增加了網絡自身的覆蓋面積，滿足物聯網環境下通信流程與環節的各項需求。例如在現有的技術條件下，在同樣的帶寬頻段下，NB-IoT網絡增益超過20dB，覆蓋面積擴大100倍，這種覆蓋能力，使得物聯網的通信能力得到大大增強，實用性切實得到保障。

2.2 NB-IoT低速率窄帶物聯網通信技術功耗優勢

NB-IoT由于其終端以及各種設備待機時間較長，待機時間可以高達10年，超長的待機與良好的功耗控制。NB-IoT低速率窄寬物聯網通信技術的功耗優勢，使得其模塊成本控制難度較低，保證了通信運營企業的足量的盈利空間，同時也在很大程度上降低了NB-IoT設備更新換代的難度，保證了物聯網通信技術體系的無縫調整，減少了不必要的資源浪費與人員費用支出。

2.3 NB-IoT低速率窄帶物聯網通信技術數據鏈接能力

NB-IoT下蜂窩結構的特殊性，使得NB-IoT與傳統的通信技術相比有著良好的連接能力，滿足海量用戶信息獲取需求，例如目前NB-IoT一個扇區最多可以支持同時10萬用戶端的在線連接，并且即便是在滿負荷的情況下，NB-IoT通信技術保持一個較低的延時率，提升了用戶的滿意度。

與信號發生器有效連接在一起，且能夠保證信號發生器設置與參數標準之間的統一。同時運用有關節點，還能從儀器緩存區中獲得相應數據信息。在對多種命令字進行處理時，儀器響應長度也會出現差異，所以相關人員應對讀取字符數進行限定，以避免類似的情況出現。

例如，命令字“194”與“193”響應長度為1B與7B，這時相關人員就應按照此數據，來對函數返回數據的常熟進行設置，并要制定出相應的節點。如若用戶發出“193”命令，設計人員并不能在函數之中找到相應的數值，這時會通過運用相應函數，將“1”轉換為“0”，并會將常數設置成7，將相應數據作為缺省條件，同時會將相應儀器參數反映到用戶處。同時在接收到相應命令字之后，儀器緩存區內部讀取到的數據，也會由函數形式轉換為“無符號字節數組”形式，再通過相應節點回傳到用戶處，以便用戶展開后續其他操作。

3.3 數字信號產生與控制模塊

由于控制界面的特殊性，程序在運行過程中會出現一些數據信號。為了生成或妥善處理這些信號，設計人員有必要按照LabVIEW軟件特點，設計出與之相符的數字信號產生與控制模塊。

在特殊信號以及其他信號產生之后，如果單一只依靠LabVIEW軟件功能，該模塊并不能完成特殊波形數據的生成，所以設計人員該借助相應節點，來確保模塊與軟件相應部分的通信功能，以保證特殊函數的順利生成，并實現對這種函數波形產生數字寬帶信號進行有效控制，從而保障該模塊在整體程序中的作用。

4 仿真模擬

為了對本系統設計實用性與有效性進行檢測，應在完成軟件設計之后，對整體系統展開仿真模擬實驗，以便及時對設計方案進行調整。

在進行測試時，檢測人員應按照系統實際需求以及相應的軟件設計標準，選擇出適合的頻譜分析器以及示波器。然后在運用本系統對信號源實施管控，并要將對理論波形以及實際波形進行對比。

通過對比可以發現，程序中產生的信號波形與理論波形相符合，雖然幅度方面有所波動，卻可以運用射頻模塊來對其進行控制，因此可以忽略不計。在實際操作時，控制界面的操作也較為便捷，只需對參數標準進行設置，并將此標準進行發送即可。

通過仿真模擬可以得出結論：該程序設計符合相應標準，界面軟件設計合格。

5 結束語

運用LabVIEW軟件進行的控制界面軟件設計方案，能夠有效達到對專用信號源進行控制的目的，能夠保證寬帶掃頻信號源控制的質量，使用戶得到更加優質的體驗。因此設計人員應重視這一軟件的運用方式，要對該軟件功能進行全面掌握，并結合用戶實際控制需求，科學設置出整體程序參數標準與各個功能模塊，從而確保軟件設計的可行性與高效性，保證用戶相應操作的順利實施。

[1]趙閃,李冰,余華兵,等.基于LabVIEW水聲寬帶功放信號發生控制系統設計[J].網絡新媒體技術,2013,2(3):51-56.

秦浩，男（1992-），山東省壽光市人，漢族，研究方向空天測控。

Current situation and development trend of NB-IoT low rate narrowband communication technology

Huang Wenchao
（Guangdong Telecom Planning & Design Institute Co., Ltd., Guangzhou Guangdong, 510630）

at present NB-IoT as an important branch of Chinese networking structure system, by virtue of their own in the cellular network technology and cost advantage and business value, has gradually become the mainstream of the development of logistics network This paper focuses on the research of NBIoT low speed narrow broadband Internet of things technology, in-depth analysis of the current situation and development direction, in order to provide the necessary reference for the effective application in practice

NB-IoT; Internet of things; Communication technology; Present situation; Trend