淺議NB—IOT網(wǎng)絡(luò)發(fā)展應(yīng)用

彭鵬

摘 要：隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和全球信息化趨勢的不斷加強(qiáng)，物聯(lián)網(wǎng)從概念階段正式走向產(chǎn)業(yè)化，從實(shí)驗(yàn)室走向日常生活中，并在人們的日常生活中開始扮演日益重要的作用，也從一定程度上促進(jìn)了社會信息化速度的加快。本文從物聯(lián)網(wǎng)的概念開始出發(fā)，回顧了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，各主流通信設(shè)備廠商的產(chǎn)品發(fā)展情況及通信運(yùn)營商物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展實(shí)際情況，對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行全方位和立體的闡述。

關(guān)鍵詞：窄帶物聯(lián)網(wǎng) 無線通信 信息化

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（a）-0016-02

無線通信的發(fā)展經(jīng)歷了1G的模擬通信，數(shù)字時(shí)代的2G、3G以及目前正在進(jìn)行的4G大發(fā)展，無線通信得到了越來越快的發(fā)展，使任何地點(diǎn)的人和任何人之間的連接變得越來越容易。隨著全球化步伐的加快和信息化的發(fā)展，通信從單純發(fā)生在人與人之間，逐步發(fā)展到人與物、物與物之間，通信對象發(fā)生了翻天覆地的變化。目前發(fā)展的4G（LTE）網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了人與人之間的通信，但是在人與物、物與物之間的連接能力上稍顯不足。

目前智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療等逐步出現(xiàn)在人們的生活中并且有著可以預(yù)見較大的發(fā)展前途和潛力，這對通信運(yùn)營商來說是有著巨大經(jīng)濟(jì)利益的藍(lán)海市場，其應(yīng)用產(chǎn)生的海量連接數(shù)量將會大大超過人與人之間的通信需求。

物聯(lián)網(wǎng)（IOT），顧名思義，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。主要有兩個含義：物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心仍然建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上做的延伸和拓展；此外，通信的主體由人與人變成人與物或物與物之間。物聯(lián)網(wǎng)的概念可以追溯到20世紀(jì)70年代，其在中國的大規(guī)模發(fā)展始于2009年8月，溫家寶總理在“感知中國”的講話中將我國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用開發(fā)推向了高潮，江蘇省無錫市第一個成立了“感知中國”研究中心，部分高校及企業(yè)在無錫成立了物聯(lián)網(wǎng)研究院，物聯(lián)網(wǎng)被正式列入國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，獲得了國家層面的支持。

1 物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

1.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

NB-IOT技術(shù)終端主要利用4G基站作為接入方式，其上聯(lián)至服務(wù)網(wǎng)關(guān)，其核心網(wǎng)由服務(wù)網(wǎng)關(guān)、移動管理實(shí)體、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、歸屬用戶服務(wù)器組成。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

NB-IOT具備如下的特點(diǎn)：帶寬窄、低速率、功耗低、成本低、容量高、覆蓋廣，下面分別進(jìn)行介紹。

（1）窄帶寬：上行支持3.75kHz、15kHz兩種帶寬；支持單音、多音兩種模式；下行：占用180kHz帶寬，12個子載波數(shù)量，子載波帶寬15kHz。

（2）低速率： 上行速率峰值5.6～204.8kbps，前向速率峰值176～234.7kbps。

（3）功耗低：通過PSM、eDRX兩種方式可實(shí)現(xiàn)更長待機(jī)。典型應(yīng)用場景下，一屆常規(guī)電池可提供5年以上的電源需求，因此，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場合的需求。

（4）成本低：終端模塊的成本在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中起到非常大的影響作用，較低的終端價(jià)格對物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展和推廣起到至關(guān)重要的作用。

（5）容量高：根據(jù)某機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)顯示，單小區(qū)可支持5 萬個NB-IoT 終端接入。

（6）覆蓋光：通過增加窄帶功率譜密度等方式，系統(tǒng)的總增益達(dá)20dB。

2 NB-IOT接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

2014 年中旬，華為公司和沃達(dá)豐公司聯(lián)合進(jìn)行窄帶蜂窩物聯(lián)技術(shù)方面的相關(guān)研究，提出了窄帶NB M2M技術(shù)。2015年5月，兩者聯(lián)合高通共同編制了相應(yīng)的前反向技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在NB OFDMA基礎(chǔ)上形成了NB-CIoT概念，其提出了完全嶄新的空中接口技術(shù)，與LTE技術(shù)相比有較大的突破和改動。

另一方面，Ericsson和Nokia通信聯(lián)合推出NB-LTE（窄帶蜂窩技術(shù)），其定位和NB-CIoT比較接近，但更傾向于與兼容現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)，一個重要有點(diǎn)在于其部署的優(yōu)越性和便捷性。2015年中下旬，愛立信、華為將相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提交至3GPP組織。同年9月，由3GPP在Rel13版本中將兩種技術(shù)融合形成了NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)，其演進(jìn)過程如圖1所示。

NB-IoT從一種單純的技術(shù)演變?yōu)?GPP的標(biāo)準(zhǔn)，是設(shè)備商、運(yùn)營商的積極推動和市場需求共同驅(qū)動的結(jié)果。

3 NB-IOT產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

3.1 設(shè)備商發(fā)展現(xiàn)狀

目前全球范圍內(nèi)的主流通信設(shè)備廠商均支持NB-IOT的商業(yè)化需求應(yīng)用，并相應(yīng)推出各自產(chǎn)品。產(chǎn)品的成功開發(fā)推動運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)熱潮和刺激NB-IOT的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。下面以我國中部某省會城市電信公司的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀為例進(jìn)行說明。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)流量分析

我國中部省會城市郊區(qū)（主城區(qū)為不同設(shè)備廠家，本文不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析）通過2017年下半年的建設(shè)共有物聯(lián)網(wǎng)基站約700個，分布在郊區(qū)及所有下屬縣域。

通過圖2可以看出，區(qū)域內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)覆蓋基本較為完善；全網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量整體呈現(xiàn)上升趨勢，忙時(shí)數(shù)據(jù)流量占比達(dá)到14.3%，初步達(dá)到了NB-IOT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目的。同時(shí)也表明，NB-IOT網(wǎng)絡(luò)仍有較大潛在容量，可以承擔(dān)更多數(shù)據(jù)流量。

4 結(jié)語

本文從NB-IOT的概念出發(fā)，先后介紹了物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)、NB-IOT關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展及NB-IOT產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀，對NB-IOT發(fā)展歷程及產(chǎn)業(yè)化狀況分別進(jìn)行了描述和探討。

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