NB-IOT技术基础知识、优点、如何实现低功耗和部署以及发展方向

基于蜂窝的窄带物联网成为万物互联网络的一个重要分支，NB-IOT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。自从政府发布相关扶持政策之后，NB-IOT成为物联网行业的2017-2018最新热门词。

但是关于NB-IOT我们还是有很多人不理解，它到底是什么？用来干什么？未来发展的前景如何？

NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖物联网市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。它就是在4G或者5G的组网中进行彻底融合的，不需要在组网，实际上有一个SIM卡，只有有3G、4G、5G基站覆盖的地方就可以使用它做互联网综合解决方案。从这一方面来说是完全符合国家实际发展需求的，不需要在重新加入别的技术辅助。

NB-IOT技术是IOT领域的一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫做低功耗广域网（LPWA）。

NB-IOT的四个优势

1. 超强覆盖

相对原来的GPRS系统，增加20db的信号增益

2. 超低功耗

终端节点要达到10年的电池寿命

3. 超低成本

终端芯片的价格为1美元，模块价格为2美元

4. 超大连接

200KHz小区容量可达100k用户设备

NB-IOT关键知识点

NB-IOT是一个空中接口标准，这个标准主要是在终端与基站eNB之间的约定，包括物理层与数据链路层的一些设计规定。考虑到与LTE的兼容性，NB-IOT标准与LTE的空口标准有很多相似之处。比如NB-IoT沿用LTE定义的频段号，Release 13为NB-IoT指定了14个频段。NB-IoT的多址技术，上行采用SC-FDMA，下行采用OFDMA;下行发射功率为43dBm, 上行为23dBm。调制方式以QPSK和BPSK为主。Release 13 NB-IoT仅支持FDD半双工type-B模式，FDD意味着上行和下行在频率上分开，半双工意味着UE不会同时处理接收和发送。

CIoT接入网架构图

NB-IOT如何实现低功耗

NB-IoT比起GPRS来说，最大的特点是低功耗。除了本身NB-IoT的传输速率比较低以外，NB-IoT引入了eDRX省电技术和PSM省电模式，也是省电的主要原因。

在PSM模式下，NB-IoT终端仍旧注册在网，但不接受信令，从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。

另外eDRX省电技术延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少信号接收单元不必要的启动。总的来说，这些措施就是让终端的睡眠时间更多，睡眠质量更好，从而功耗也就更低。

NB-IOT如何部署

NB-IoT占用180KHz带宽，这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是一样的。NB-IoT有以下三种可能的部署方式：

1)独立部署(Stand alone operation)

适用于重耕GSM频段。GSM的信道带宽为200KHz，这对NB-IoT 180KHz的带宽足够了，两边还留出来10KHz的保护间隔。

2)保护带部署(Guard band operation)

适用于LTE频段。利用LTE频段边缘的保护频带来部署NB-IoT。

3)带内部署(In-band operation)

适用于LTE频段。直接利用LTE载波中间的资源块来部署NB-IoT。

NB-IOT的发展方向

从目前来看NB-IOT的发展可分为三个阶段

第一阶段：芯片及模组成本较高，主要由运营商、设备商这些供给方通过补贴、示范的形式来培育市场需求，推动行业逐渐从0到1的发展，这一阶段从2016标准落地开始示范建网到2017年。

第二阶段：随着芯片出货量的不断增加，模组成本逐渐下降到与现有的物联网技术路线差不多，公共服务、个人生活、工业、新技术（共享单车）等各行各业的需求会和运营商一起推动NB-IOT发展，这一阶段预计从2018年持续到2020年。

第三阶段：物联网底层产业成熟，丰富应用开始发展呢的时期。此时网络接入成本低廉，更多是需求驱动，基于云计算与人工智能的物联网啊垂直应用是价值所在。

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