窄帶物聯(lián)網（NB-IoT）的發(fā)展與應用

楊文飛

摘要

伴隨著物聯(lián)網的迅猛發(fā)展，通信行業(yè)對形成一個低功耗、廣域覆蓋的物聯(lián)網標準達成共識，從而窄帶物聯(lián)網標準應運而生，由于NB-IoT在無線通訊技術、網絡架構以及低功耗上的優(yōu)點，使得其在無線通訊領域得到迅猛的發(fā)展和應用。

【關鍵詞】窄帶物聯(lián)網 無線通訊 物聯(lián)網

在未來的社會中，我們的所有的電子設備都會連接到網絡上。這種網絡連接的方式會極大地激發(fā)我們每個人或組織的生產力。物聯(lián)網技術在這種互聯(lián)的社會中是至關重要的，物聯(lián)網技術不僅實現(xiàn)了機器與機器（M2M），而且更好的實現(xiàn)了機器與人的連接。不僅提高生產效率可以，而且極大地促進人類社會的發(fā)展。

1 NB-IoT的發(fā)展

從傳輸距離上可以將物聯(lián)網劃分為兩類短距離通信技術，如典型的Zig Bee、Wi-Fi、Bluetooth通訊技術等，應用領域如智能家居;低功耗廣域網（Low Power Wide AreaNetwork，LPWAN），應用領域如智能抄表。同時LPWAN技術又可以基于工作頻段可將分為兩類：

（1）非授權頻段，典型的技術Lora、SigFox等，這樣的技術沒有統(tǒng)一標準，用戶可以自定義實現(xiàn);

（2）授權頻段，即我們所說的3GPP支持的2/3/46蜂窩通信技術，典型的技術有第二代移動通信系統(tǒng)（GSM）技術、長期演進（Long Term Evolution，LTE）技術和基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網（NB-IoT）技術等。

2014年5月，中國華為與美國沃達豐在3GPP的GSM/EDGD無線接入網（GSM EDGERadio Access Network，GERAN）項目中提出具有前瞻性的NB-M2M技術。同年，美國高通公司也同時首次提出了窄帶正交頻分復用（Narrow Band Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，NB-OFDM）技術。經過長期的研究決定在2015年5月將這兩項無線技術合并為NB-CIoT。同時愛立信在2015年7月對外公布了NB-LTE技術方案。由于這兩項技術的相近性，最后在2015年9月的RAN#69次會議上經過專家們的深入的探討，將NB-LTE技術和NB-CIoT技術進行合并，融合后的名字命名為NB-IoT，至此窄帶物聯(lián)網形成。

2016年6月16日，RAN會議批準了3GPP協(xié)議有關技術標準，而NB-IoT作為3GPP R13一項重要課題，同時窄帶物聯(lián)網（NB-IoT）這項受到業(yè)界廣泛關注的技術以及該技術的核心標準得到確定，也意味著再經過多年的研究與論證后得取得了一定的成果。

2 NB-IoT的應用

如今，基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網（NB-loT）技術已經成為物聯(lián)網領域內的一個重要的部分。該網絡技術作為物聯(lián)網領域的重要技術，由于其優(yōu)越的低功耗性能以及具有該功能模塊的設備的廣域網的穩(wěn)定連接功能，因此這項技術也被稱之為低功耗廣域網（LPWAN）技術?；诜涓C網絡的窄帶物聯(lián)網技術典型的特點是帶寬低，其所占大約為180KHz的帶寬，這使得該技術可直接構建于現(xiàn)有的GSM網絡、UNITS網絡或LTE網絡，因此不僅可以有效降低NB-IoT技術的建設成本，而且可以實現(xiàn)不同網絡間的平滑升級。概括來說，窄帶物聯(lián)網有以下特點：

（1）多連接：單個扇區(qū)內能夠支持多達10萬個左右的終端連接;

（2）廣覆蓋：單個基站能覆蓋幾公里的范圍;

（3）穿透能力強：在相同頻段下窄帶物聯(lián)網技術與傳統(tǒng)物聯(lián)網技術相比高20dB的增益;

（4）低功耗：理論與實驗表明搭載有該技術的終端設備最長可實現(xiàn)的待機時間長達10年之久。

（5）設備成本低：由于該技術模塊設備小，覆蓋簡單等特點，使得其預期單個模塊的成本不超過5美元。

物聯(lián)網技術將會在新一代通訊技術NB-IoT的基礎上，廣泛應用于智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等生活以及社會國家的各個領域中，該技術與互聯(lián)網相結合，發(fā)展互聯(lián)網的優(yōu)勢，推動“互聯(lián)網+”的發(fā)展。該項技術將現(xiàn)場終端所采集的傳感器信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，通過互聯(lián)網將這些數(shù)據(jù)進行融合處理，以實現(xiàn)后臺客戶端對現(xiàn)場的實時監(jiān)測的效果，同時后臺中心還可以通過互聯(lián)網以及該技術對終端的設備進行調控，最終達到遠程操控的效果。這使得科學技術與人類社會的結合更加緊密，分工更加明確，對社會生產力的發(fā)展有極大的提升。可以很好地節(jié)約人員成本，釋放人們的雙手，提升設備的使用效率，實現(xiàn)資源更加合理的開發(fā)利用，對各個領域以更加友好的方式進行調控。最終實現(xiàn)人們的利益最大化，工業(yè)生產的最優(yōu)化，資源利用的最合理化。給人與社會，人與自然的和諧發(fā)展奠定了基礎。總的來說，物聯(lián)網與社會各個領域的結合，給人類社會的發(fā)展帶來的便利。

3 結語

NB-IoT技術以其優(yōu)越的特點：覆蓋廣、功耗低、成本低、多連接，將會推動物聯(lián)網更加廣泛的發(fā)展。隨著NB-IoT技術不斷成熟、深入與發(fā)展。人與社會，人與自然將會以更加友好，更加有效，更加和諧的方式向前發(fā)展。

參考文獻

[1]郭蘭，鄭旸.NB-IoT窄帶物聯(lián)網的現(xiàn)狀以及發(fā)展前景[J].通訊世界，2017（20）：77-78.

[2]毛紅海.淺談窄帶物聯(lián)網技術在消防中的應用[J].數(shù)字技術與應用，2017（10）：55-56.

[3]趙靜.低速率物聯(lián)網蜂窩通信技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].移動通信，2016，40（07）：27-30+36.

[4]楊曉鳴，孫曉亮.運營商窄帶物聯(lián)網部署實現(xiàn)探討[J].電信工程技術與標準化，2018，31（01）：84-88.

[5]祁家榕，張昌偉，郭永安.窄帶物聯(lián)網應用淺析[J].微型機與應用，2017，36（13）：10-12.