窄帶物聯網（NB-IoT）的發展與應用

楊文飛

摘要

伴隨著物聯網的迅猛發展，通信行業對形成一個低功耗、廣域覆蓋的物聯網標準達成共識，從而窄帶物聯網標準應運而生，由于NB-IoT在無線通訊技術、網絡架構以及低功耗上的優點，使得其在無線通訊領域得到迅猛的發展和應用。

【關鍵詞】窄帶物聯網 無線通訊 物聯網

在未來的社會中，我們的所有的電子設備都會連接到網絡上。這種網絡連接的方式會極大地激發我們每個人或組織的生產力。物聯網技術在這種互聯的社會中是至關重要的，物聯網技術不僅實現了機器與機器（M2M），而且更好的實現了機器與人的連接。不僅提高生產效率可以，而且極大地促進人類社會的發展。

1 NB-IoT的發展

從傳輸距離上可以將物聯網劃分為兩類短距離通信技術，如典型的Zig Bee、Wi-Fi、Bluetooth通訊技術等，應用領域如智能家居;低功耗廣域網（Low Power Wide AreaNetwork，LPWAN），應用領域如智能抄表。同時LPWAN技術又可以基于工作頻段可將分為兩類：

（1）非授權頻段，典型的技術Lora、SigFox等，這樣的技術沒有統一標準，用戶可以自定義實現;

（2）授權頻段，即我們所說的3GPP支持的2/3/46蜂窩通信技術，典型的技術有第二代移動通信系統（GSM）技術、長期演進（Long Term Evolution，LTE）技術和基于蜂窩的窄帶物聯網（NB-IoT）技術等。

2014年5月，中國華為與美國沃達豐在3GPP的GSM/EDGD無線接入網（GSM EDGERadio Access Network，GERAN）項目中提出具有前瞻性的NB-M2M技術。同年，美國高通公司也同時首次提出了窄帶正交頻分復用（Narrow Band Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，NB-OFDM）技術。經過長期的研究決定在2015年5月將這兩項無線技術合并為NB-CIoT。同時愛立信在2015年7月對外公布了NB-LTE技術方案。由于這兩項技術的相近性，最后在2015年9月的RAN#69次會議上經過專家們的深入的探討，將NB-LTE技術和NB-CIoT技術進行合并，融合后的名字命名為NB-IoT，至此窄帶物聯網形成。

2016年6月16日，RAN會議批準了3GPP協議有關技術標準，而NB-IoT作為3GPP R13一項重要課題，同時窄帶物聯網（NB-IoT）這項受到業界廣泛關注的技術以及該技術的核心標準得到確定，也意味著再經過多年的研究與論證后得取得了一定的成果。

2 NB-IoT的應用

如今，基于蜂窩的窄帶物聯網（NB-loT）技術已經成為物聯網領域內的一個重要的部分。該網絡技術作為物聯網領域的重要技術，由于其優越的低功耗性能以及具有該功能模塊的設備的廣域網的穩定連接功能，因此這項技術也被稱之為低功耗廣域網（LPWAN）技術。基于蜂窩網絡的窄帶物聯網技術典型的特點是帶寬低，其所占大約為180KHz的帶寬，這使得該技術可直接構建于現有的GSM網絡、UNITS網絡或LTE網絡，因此不僅可以有效降低NB-IoT技術的建設成本，而且可以實現不同網絡間的平滑升級。概括來說，窄帶物聯網有以下特點：

（1）多連接：單個扇區內能夠支持多達10萬個左右的終端連接;

（2）廣覆蓋：單個基站能覆蓋幾公里的范圍;

（3）穿透能力強：在相同頻段下窄帶物聯網技術與傳統物聯網技術相比高20dB的增益;

（4）低功耗：理論與實驗表明搭載有該技術的終端設備最長可實現的待機時間長達10年之久。

（5）設備成本低：由于該技術模塊設備小，覆蓋簡單等特點，使得其預期單個模塊的成本不超過5美元。

物聯網技術將會在新一代通訊技術NB-IoT的基礎上，廣泛應用于智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、環境監測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等生活以及社會國家的各個領域中，該技術與互聯網相結合，發展互聯網的優勢，推動“互聯網+”的發展。該項技術將現場終端所采集的傳感器信息發送到數據中心，通過互聯網將這些數據進行融合處理，以實現后臺客戶端對現場的實時監測的效果，同時后臺中心還可以通過互聯網以及該技術對終端的設備進行調控，最終達到遠程操控的效果。這使得科學技術與人類社會的結合更加緊密，分工更加明確，對社會生產力的發展有極大的提升。可以很好地節約人員成本，釋放人們的雙手，提升設備的使用效率，實現資源更加合理的開發利用，對各個領域以更加友好的方式進行調控。最終實現人們的利益最大化，工業生產的最優化，資源利用的最合理化。給人與社會，人與自然的和諧發展奠定了基礎。總的來說，物聯網與社會各個領域的結合，給人類社會的發展帶來的便利。

3 結語

NB-IoT技術以其優越的特點：覆蓋廣、功耗低、成本低、多連接，將會推動物聯網更加廣泛的發展。隨著NB-IoT技術不斷成熟、深入與發展。人與社會，人與自然將會以更加友好，更加有效，更加和諧的方式向前發展。

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