劉眷燕

摘要 物聯網技術是最近幾年才興起的一項基于信息網絡的通信網絡技術，也是當今世界步入信息化社會的最有力證明，并已經廣泛應用于許多關鍵的領域，獲得人們普遍的認可和接受。本文基于物聯網技術的發展情況，重點針對窄帶物聯網技術做以深入的分析，對該技術在實際生活中的具體應用，有很強的實用性和參考價值。

【關鍵詞】窄帶 物聯網技術 探討

1 物聯網技術概述

物聯網技術不單是指一項技術，而是許多通信技術的統稱，因為它們在功能上的相似性，都被統一劃歸到物聯網技術的范疇。一般情況下，人們會根據傳輸的距離對物聯網技術進行分類，大體可分兩類：

（1）短距離物聯網技術，包括我們所熟知的Wi-Fi和藍牙技術，這種短距離物聯網技術廣泛用于智能家居等領域。

（2）低功耗的廣域網系統，比如智能化電子抄表系統就屬于這個范疇。

窄帶物聯網技術起源于2014，當年5月，華為及沃達豐公司在共同的研究中首次提出了NB-M2M技術，就在同一年，高通公司也正式發布窄帶正交頻技術。這兩項技術在第二年被統一合并成為新的一項通信技術，即NB-CIoT。而就在7月，愛立信公司也提出與此類似的NB-LTE技術方案。當年9月，經過激烈的討論之后，最終把兩項技術：NB-CIoT和NB-LTE做以進一步的融合處理，并將新技術命名作NB-IoT，而這個NB-IoT技術，其就是現在我們所說的窄帶物聯網技術。

窄帶物聯網技術在2016年6月RAN全會上成為一項非常重要的課題，獲得廣泛的關注。最終，該技術執行的3GPP協議及其相關的標準和內容獲得正式批準，這也宣告了窄帶物聯網技術的正式登場，為后繼的應用和發展奠定了堅實的基礎。

2 窄帶物聯網技術的特性

與其他物聯網技術相比，窄帶物聯網技術有著自己獨特的技術性能，在不同的應用領域獲得更多的應用發展空間。具體來說，窄帶物聯網技術的特性表現在如下的4個方面。

2.1 靈活部署有助于對頻帶的成分利用

窄帶物聯網技術可支持3種主要的部署方式：獨立部署、保護帶部署、帶內部署。當進行獨立部署時，用戶能利用網絡提供的單獨頻率使用范圍的頻帶，比較適合于采用GSM重耕頻段的通信使用。對于保護帶部署，用戶可通過LTE系統中那些無用邊緣頻帶范圍，實現對頻帶的最高效利用。當執行帶內部署時，用戶通過LTE載波中任意資源塊進行信息傳輸，此時，NB-IoT可實現無限趨近LTE頻帶內的資源塊，為防止電磁干擾，窄帶物聯網3GPP協議明確NB-IoT信號以及LTE信號的功率密度不允許大于6dB。

2.1.1 覆蓋范圍增強導致低時延的情況

按照TR42.120系統的數據仿真結果，可得出獨立部署下，窄帶物聯網的覆蓋能力也能達到164dB的強度，對于帶內部署以及保護帶部署的情況，目前還沒有相關的仿真模擬測試。為達到增強覆蓋范圍的目標，窄帶物聯網技術運用低階調制和重傳等措施。當耦合信號的損耗達到158 dB的情況下，若此時能夠提供穩定的信息傳輸性能，因為需要將大量的數據進行重傳處理，這將造成時延不同程度的增加，TR42.120系統的仿真測試中，對于報告異常的業務環境、確保99%以上的可靠性、不一致耦合損耗條件下的實際時延問題。就目前的情況，3GPP IoT協議預設的合理時延取作lOs，但在實際工作中也可支持系統保有更低的時延狀態，經驗測試值大概6s上下。

2.1.2 不具備連接態移動性的支持管理

窄帶物聯網技術最初的設計目的就是要適應移動性要求不高的應用環節，這樣就可以對復雜的終端進行簡化，進而促進了終端功耗的進一步下降，在Rel-13中窄帶物聯網技術將對連接態的入網設備移動管理不會形成實質的支持，這些方面主要包括連接狀態的測量及其相應的質量報告等內容。

2.1.3 更低的功耗

窄帶物聯網技術通過采用節電模式以及非連續超長接收這兩種方式，實現了設備更長的待機時間設計目標。而PSM通信技術屬于Rel-12協議中新出現的技術內容，在該工作模式下，用戶終端還可以網上注冊，但實際上其信息和指令是無法送達的，這樣可以讓終端有更多時間處于深睡眠狀態，以實現省電目標。窄帶物聯網技術的節能目標體現在對于那些比較典型的低頻次和低速率的業務類型，實現該省電目標的等容量電池，其預期的使用壽命至少要達到超過10年的目標。

2.2 窄帶物聯網技術標準的實際應用

在實際應用領域，窄帶物聯網技術標準具備4個比較顯著的特點：

（1）覆蓋面積廣，該技術可以改進數據傳播在室內的覆蓋質量，同頻段下，窄帶物聯網技術要比目前主流通信技術的網絡信號增益超過20dB，實際覆蓋的面積也可以擴大100倍。

（2）提供海量數據連接的支持能力，窄帶物聯網技術的一個工作扇區就可以支持超過10萬個客戶端的連接請求。

（3）更低的運行功耗，窄帶物聯網技術的終端模塊其理論待機時長可以滿足10年以上的標準。

（4）更低的制造成本，企業級別的單獨連接模塊其均價低于5美元。

基于窄帶物聯網技術特性的考慮，該技術的優勢非常明顯，完全符合各種對于低功耗、深覆蓋、大容量需求的低速率通信業務。因為窄帶物聯網的移動性功能較差，所以適合一些靜態的業務領域，或者非連續性移動狀態下實時進行數據傳輸的業務環境。作為窄帶物聯網技術的發起者，華為公司己聯合多家運營商在許多國家完成包括智能水表、停車、垃圾箱等業務功能的驗證，對智能化城市的建設有非常大的支持作用。沃達豐公司與華為一起在2015年底完成了窄帶物聯網技術的首個商用項目測試，將窄帶物聯網技術成功整合進沃達豐已經使用的移動信息網絡，有效地解決了存在的信號覆蓋以及過大功耗等一系列問題。

2.3 窄帶物聯網技術所面臨的問題和挑戰

窄帶物聯網技術比傳統意義上的物聯網技術有著非常明顯的優勢，但同時也還有其技術上的局限性問題，有待今后的研究中得到很好地解決。按照對典型通信業務建模的仿真模擬測試結果，單獨小區能夠支持超過10萬個窄帶物聯網技術的終端申請接入。但同時，這種依靠中心進行網絡實時管理的運作方式，會導致時間過長的插詢等待周期，而就物聯網技術這種類型的高密度數據信息網絡而言，這種中心管理的方式未必適合，進行以此查詢的時間，其造成的成本非常可能讓整個系統無法承受。更好的選擇是采用分層設計模式，這樣運作起來會有更高的執行效率。

3 結束語

綜上所述，窄帶物聯網技術是一種新型的物聯網技術，其具備一些非常優異的性能，比如，它的覆蓋面積更大，它的節能效果更好等，但同時，其也要受到一定的技術局限，這也使得其在具體的應用中表現有待提高。考慮到該技術只是最近兩年才出現的新技術，隨著各個技術難題被不斷克服，窄帶物聯網技術必然會有一個非常廣闊的發展空間。

參考文獻

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