NB-IoT的發展現狀

文/叢靖

圖1：CIoT接入網架構圖

1　NB-IoT簡介

1.1　NB-IoT的定義

NB-IoT是一個空中接口標準，這個標準主要是在終端與基站eNB之間的約定，包括物理層與數據鏈路層的一些設計規定。考慮到與LTE的兼容性，NB-IoT標準與LTE的空口標準有很多相同或相似之處。

CIoT（chartered institute of taxation）的接入網構架與LTE一樣，沒有改變。如果要說CIoT接入網與LTE有何不同，那就是S1接口上傳送的是NB-IoT消息和數據，如圖1所示。

1.2　NB-IoT實現低功耗的方法

NB-IoT比起GPRS來說，最大的特點是低功耗。除了本身NB-IoT的傳輸速率比較低以外，NB-IoT引入了eDRX省電技術和PSM省電模式，也是省電的主要原因。在PSM模式下，NB-IoT終端仍舊注冊在網，但不接受信令，從而使終端更長時間駐留在深睡眠以達到省電的目的。

1.3　NB-IoT部署的方法

NB-IoT占用180KHz帶寬，這與在LTE幀結構中一個資源塊的帶寬是一樣的。NBIoT有以下三種可能的部署方式：

（1）獨立部署(Stand alone operation)，適用于重耕GSM頻段。GSM的信道帶寬為200KHz，這對NB-IoT 180KHz的帶寬足夠了，兩邊還留出來10KHz的保護間隔。

（2）保護帶部署(Guard band operation)，適用于LTE頻段。利用LTE頻段邊緣的保護頻帶來部署NB-IoT。

（3）帶內部署(In-band operation)，適用于LTE頻段。直接利用LTE載波中間的資源塊來部署NB-IoT。

2　NB-IoT的背景分析

隨著科學技術快速發展，基于蜂窩結構的窄帶物聯網逐步建設起來，NB-IoT慢慢開始受到大部分的關注。NB-IoT是從蜂窩網絡當中構建起來的，僅僅是消耗很少的部分頻段，能夠在通用移動通信系統（UMTS）網絡、全球移動通信系統（GSM）網絡或長期演進（LTE）網絡當中部署，讓部署的成本大大降低，讓平滑升級得以實現。

3　NB-IOT的安全構架分析

NB-IOT安全架構分為感知層、傳輸層和處理層3個層次。

第1層為NB-IoT感知層的安全體系，目標是實現數據從物理世界的安全采集，以及數據和傳輸層的安全交換。包括以下幾個方面的安全特性：感知節點的隱私保護和邊界防護、感知節點對于扇區內基站的身份認證、移動節點越區切換時的安全路由選擇、密碼系統的建立與管理。

第2層為NB-IoT傳輸層的安全體系，目標是實現數據在感知層和處理層之間的安全可靠傳輸，具體包括以下幾個方面的安全特性：海量節點接入的身份認證，海量數據在傳輸過程中的認證，傳輸系統的入侵檢測，以及與感知層，處理層的安全通信協議的建立。

第3層為NB-IoT處理層的安全體系，目標是實現數據安全、有效的管理及應用，包括以下幾個方面的安全特性：對海量數據的容災備份、各類應用的用戶訪問控制、系統防護入侵檢測、用戶行為的安全審計以及對海量數據交互過程中的校驗。

4　NB-IoT發展展望

NB-IoT是現在世界上發展過程中最具有生命力的技術革命，但是在發展的過程中信息技術使用的安全性非常重要，不單單和NBIoT技術的發展息息相關，更和每個用戶的利益和隱私有著千絲萬縷的聯系。雖然現在NBIOT的安全構架已經形成，但依然需要完善。

4.1　需要注意讓NB-IoT的可靠性和安全性增強

NB-IoT在數據通信方面需要運營商進行基礎網絡設施的支持，與此同時，在一些特定的應用場景中，網絡無法對所有區域進行全范圍的覆蓋，勢必會導致NB-IoT出現一定程度的數據通信中斷；與此同時，無線信道在使用的過程中具有一定的公開性，攻擊者能夠通過相關的技術設備干擾NB-IoT的使用，形成一定區域的NB-IoT通信盲區。對于這些可能出現的情況，需要建立一定的應急機制。設計出完備的預案，只有這樣才能保證NB-IoT的系統安全性和可用性。

4.2　控制主動權，創新NB-IoT安全核心技術

從目前來看，國際上現有的NB-IoT生產廠商主要包括英特爾、銳迪科等公司，其中中國的主要生產上是中興通訊等。我們再發展NB-IoT技術過程中必須要爭取牢牢掌握主導地位，制定NB-IoT相關的安全標準，這樣能夠保證我國對這個產業的發展掌控主動權。

5　結束語

從當前的角度分析，NB-IoT標準是符合物聯網需求而出現的，中國市場啟動和發展的迅速進一步加快，我國的電信運營商都會在短期能進行商用。可以預見在這些運營商的宣傳下，NB-IoT網絡會慢慢成為未來的主流物聯網通信網。