NB-IOT技術基礎知識、優(yōu)點、如何實現(xiàn)低功耗和部署以及發(fā)展方向

基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡的一個重要分支，NB-IOT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡，只消耗大約180KHz，可直接部署于GSM網(wǎng)絡、UMTS網(wǎng)絡或LTE網(wǎng)絡，以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。自從政府發(fā)布相關扶持政策之后，NB-IOT成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的2017-2018最新熱門詞。

但是關于NB-IOT我們還是有很多人不理解，它到底是什么？用來干什么？未來發(fā)展的前景如何？

NB-IOT聚焦于低功耗廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)市場，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應用的新興技術。它就是在4G或者5G的組網(wǎng)中進行徹底融合的，不需要在組網(wǎng)，實際上有一個SIM卡，只有有3G、4G、5G基站覆蓋的地方就可以使用它做互聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案。從這一方面來說是完全符合國家實際發(fā)展需求的，不需要在重新加入別的技術輔助。

NB-IOT技術是IOT領域的一個新興的技術，支持低功耗設備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫做低功耗廣域網(wǎng)（LPWA）。

NB-IOT的四個優(yōu)勢

1. 超強覆蓋

相對原來的GPRS系統(tǒng)，增加20db的信號增益

2. 超低功耗

終端節(jié)點要達到10年的電池壽命

3. 超低成本

終端芯片的價格為1美元，模塊價格為2美元

4. 超大連接

200KHz小區(qū)容量可達100k用戶設備

NB-IOT關鍵知識點

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(shù)據(jù)鏈路層的一些設計規(guī)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似之處。比如NB-IoT沿用LTE定義的頻段號，Release 13為NB-IoT指定了14個頻段。NB-IoT的多址技術，上行采用SC-FDMA，下行采用OFDMA;下行發(fā)射功率為43dBm, 上行為23dBm。調(diào)制方式以QPSK和BPSK為主。Release 13 NB-IoT僅支持FDD半雙工type-B模式，F(xiàn)DD意味著上行和下行在頻率上分開，半雙工意味著UE不會同時處理接收和發(fā)送。

CIoT接入網(wǎng)架構(gòu)圖

NB-IOT如何實現(xiàn)低功耗

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(wǎng)，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。

另外eDRX省電技術延長終端在空閑模式下的睡眠周期，減少信號接收單元不必要的啟動?？偟膩碚f，這些措施就是讓終端的睡眠時間更多，睡眠質(zhì)量更好，從而功耗也就更低。

NB-IOT如何部署

NB-IoT占用180KHz帶寬，這與在LTE幀結(jié)構(gòu)中一個資源塊的帶寬是一樣的。NB-IoT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(nèi)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。

NB-IOT的發(fā)展方向

從目前來看NB-IOT的發(fā)展可分為三個階段

第一階段：芯片及模組成本較高，主要由運營商、設備商這些供給方通過補貼、示范的形式來培育市場需求，推動行業(yè)逐漸從0到1的發(fā)展，這一階段從2016標準落地開始示范建網(wǎng)到2017年。

第二階段：隨著芯片出貨量的不斷增加，模組成本逐漸下降到與現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術路線差不多，公共服務、個人生活、工業(yè)、新技術（共享單車）等各行各業(yè)的需求會和運營商一起推動NB-IOT發(fā)展，這一階段預計從2018年持續(xù)到2020年。

第三階段：物聯(lián)網(wǎng)底層產(chǎn)業(yè)成熟，豐富應用開始發(fā)展呢的時期。此時網(wǎng)絡接入成本低廉，更多是需求驅(qū)動，基于云計算與人工智能的物聯(lián)網(wǎng)啊垂直應用是價值所在。

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