NB-IoT技術(shù)特點及發(fā)展趨勢

關(guān)翠霞，羅智敏

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，移動寬帶、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等層出不窮，我們的生活正發(fā)生著巨大的變化。尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個行業(yè)的應(yīng)用更加深入，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇及挑戰(zhàn)。愛立信在2016年年中發(fā)布的研究報告顯示，到2021年全球?qū)⒂?80億個連接，其中157億個連接是物聯(lián)網(wǎng)，而使用移動蜂窩技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)連接將有15 億個，占比約為10%。由于基于移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的NB-IoT具有覆蓋范圍廣、連接性好等優(yōu)點，受到越來越多的關(guān)注。

1 NB-IoT特點及發(fā)展現(xiàn)狀

2016年6月NB-IoT的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)凍結(jié)，上行支持Single-Tone和Multi-Tone兩種技術(shù)，需要終端上報其能力以便網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中調(diào)度；下行采用OFDMA 15kHz的子載波。NB-IoT具有覆蓋廣、低功耗、低成本和大容量等諸多優(yōu)點：

（1）覆蓋廣：基于移動蜂窩網(wǎng)技術(shù)，在室外和室內(nèi)都具備很好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

（2）低功耗：通過降低芯片復(fù)雜度，簡化空口信令，減少終端監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)的頻度，采用長周期的RAU/TAU，減少終端發(fā)送位置更新的次數(shù)等技術(shù)來降低終端功耗，基于AA電池，使用壽命可長達(dá)10年。

（3）低成本：由于采用180kHz的窄帶系統(tǒng)，降低了基帶的復(fù)雜度，簡化協(xié)議棧帶來了FLASH的減少，同時還使用了低采樣率，單天線、半雙工等技術(shù)降低了RF成本。終端芯片成本在大規(guī)模商用后可以降到1美元。

（4）大容量：通過采用窄帶技術(shù)，提升上行等效功率，擴(kuò)大了信道容量，同時空口信令開銷降低，也提升了頻譜效率。另外對基站、核心網(wǎng)等進(jìn)行優(yōu)化也提升了小區(qū)的容量。在一個小區(qū)可以接入高達(dá)10萬個用戶。

目前，中國移動已建成了NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，并在江西省鷹潭市建成了第一個全城覆蓋的網(wǎng)絡(luò)；中國電信已經(jīng)建成基于800MHz的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)并投入商用，鷹潭市是中國電信第一個物聯(lián)網(wǎng)全域覆蓋的城市；中國聯(lián)通已經(jīng)建成基于900MHz的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)并在多個行業(yè)開展應(yīng)用。工業(yè)和信息化部也在2017 年1月發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，提出要加快NB-IoT 的發(fā)展。

2 NB-IoT帶來的挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)有大量連接要求，對物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接入能力提出了非常高的要求?；谝苿臃涓C網(wǎng)的NB-IoT具備一定的優(yōu)勢，會接入大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。傳統(tǒng)的移動蜂窩網(wǎng)主要是滿足個人的移動通信需求，是根據(jù)人口和業(yè)務(wù)流量分布來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、覆蓋和承載等能力建設(shè)的，隨著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展，傳統(tǒng)移動蜂窩網(wǎng)在單位面積容量、接入端數(shù)量等方面將面臨較大挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)連接物復(fù)雜多樣，帶來的終端形態(tài)、技術(shù)需求等差異巨大，無法用一個通用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品來滿足多樣化的用戶需求。物聯(lián)網(wǎng)是為物服務(wù)連接的也是跟這些物所對應(yīng)的終端。如物聯(lián)網(wǎng)連接的是比較小的物，那么其終端體積就會非常??；如果物聯(lián)網(wǎng)連接的是工業(yè)控制中的某個大型器械，那么其連接終端在形態(tài)、體積等方面則需求不一樣，差異化較大。

另外，物聯(lián)網(wǎng)終端所在工作環(huán)境千差萬別，帶來的技術(shù)需求也是千變?nèi)f化。例如遠(yuǎn)程抄表、部分遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用，能耗是其重要技術(shù)指標(biāo)，有的甚至要求能夠提供10年的能源，這是關(guān)系其能否規(guī)模量產(chǎn)的主要特點。

物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景各式各樣，導(dǎo)致各種物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模型差異大，對于技術(shù)要求差別也很大。從時延上看，有對時延性非常敏感，要求毫秒級別的應(yīng)用；也有對時延性不敏感，分鐘級別的時延也能接受的應(yīng)用。從數(shù)據(jù)速率需求來看，有速率要求在Mb/s以上的視頻監(jiān)控類應(yīng)用，也有對速率要求很低的抄表類業(yè)務(wù)應(yīng)用，b/s的接入速率就可滿足需求。從業(yè)務(wù)接入次數(shù)要求來看，包括實時通信業(yè)務(wù)、異常通信業(yè)務(wù)和定期通信業(yè)務(wù)等，各類業(yè)務(wù)在接入次數(shù)和頻率上需求差異很大。因此，通過移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，給傳統(tǒng)的移動蜂窩技術(shù)的適應(yīng)性提出了更多樣化的要求。

3 NB-IoT發(fā)展策略分析

（1）建立合理的商業(yè)模式。一個產(chǎn)業(yè)要持續(xù)發(fā)展，首先應(yīng)考慮合理的商業(yè)模式。由于NB-IoT涉及行業(yè)較多，有更加多元化的盈利渠道。需要明確目標(biāo)受眾，提高點對點的精確性，做好精確營銷。此外，基于NB-IoT的收費和支付也會更加清晰，可以不斷拓寬思路，開辟更多的盈利渠道。

（2）推動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈上除了最終用戶，還包括芯片/模組廠商、終端設(shè)備廠商、網(wǎng)絡(luò)運營商、系統(tǒng)供應(yīng)商、集成商、綜合方案提供商、數(shù)據(jù)分析廠商、服務(wù)提供商、大型開發(fā)者、中小微開發(fā)者等各種角色。不同角色以不同的方式推動，各方應(yīng)該共享客戶資源，獲得產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)找嬖鲩L點；共享技術(shù)資源，提供跨行業(yè)甚至跨國服務(wù)；各方共同擴(kuò)大市場覆蓋，提高物聯(lián)網(wǎng)市場議價能力；合作提供全產(chǎn)業(yè)鏈方案，幫助客戶降低成本。產(chǎn)業(yè)鏈上的各方也需要積極探索物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)合作的新模式，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，集中優(yōu)勢力量，共同推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與繁榮。

（3）推動NB-IoT的創(chuàng)新。NB-IoT業(yè)務(wù)的發(fā)展需要不斷創(chuàng)新，同時也要符合我國戰(zhàn)略發(fā)展的大方向，以滿足社會不斷增長的物質(zhì)和文化需求。隨著人們生活水平的提高及休閑娛樂時間的增加，綜藝類、影視類、交易類、通信類、娛樂類、跨屏互動類等各種各樣的文化消費不斷增長，用戶需求的個性化、差異化特征十分明顯。因此，NB-IoT不僅要滿足大眾的文化需求，而且要注重滿足長尾需求，要不斷根據(jù)客戶的需求推出客戶喜歡的內(nèi)容。要加快業(yè)務(wù)創(chuàng)新，充分利用現(xiàn)有的內(nèi)容服務(wù)資源，充分利用NB-IoT將好的應(yīng)用提供給廣大用戶，加大創(chuàng)新力度，為用戶提供良好的體驗，吸引用戶，擴(kuò)大用戶規(guī)模，繁榮NB-IoT產(chǎn)業(yè)。

（4）加強相關(guān)技術(shù)研發(fā)。NB-IoT相關(guān)的硬件，如芯片、模組等也非常重要，不同的行業(yè)有不同的應(yīng)用要求，降低硬件成本，有助于進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。此外，在軟件方面，需要打造多樣化的應(yīng)用，可以進(jìn)一步提升NB-IoT的競爭力。隨著未來人們對于軟件應(yīng)用的要求迅速上升，聚集開發(fā)者為NB-IoT提供不斷豐富的應(yīng)用，可以增強對于NB-IoT應(yīng)用乃至整個NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈的控制能力。

在平臺方面，國內(nèi)三大電信運營商都建設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，需要進(jìn)一步完善和加強平臺的建設(shè)，能夠更好地構(gòu)建設(shè)備管理、能力調(diào)用、數(shù)據(jù)收集及分析等能力，通過低門檻的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，吸引用戶群，聚合生態(tài)圈；獲取更多有價值的數(shù)據(jù)，挖掘更多的價值，聚合產(chǎn)業(yè)鏈中的各種角色。

（5）加強安全研發(fā)。要加強對NB-IoT的安全性研究，提高NB-IoT的安全性。迄今為止，安全性問題仍然是NB-IoT潛在用戶的最大顧慮之一。2006年10月在美國就發(fā)生了一起控制網(wǎng)絡(luò)攝像頭，然后操縱這些 肉雞 攻擊美國多個知名網(wǎng)站如Twitter、PayPal等的事件，多個知名網(wǎng)站被迫中斷服務(wù)。目前我國工業(yè)和信息化部已經(jīng)發(fā)布了網(wǎng)安[2016]452號文《工業(yè)和信息化部關(guān)于進(jìn)一步防范和打擊通訊信息詐騙工作的實施意見》，進(jìn)一步加強物聯(lián)網(wǎng)安全，運營商也在加強物聯(lián)網(wǎng)卡實名制管理，并采用相關(guān)管控措施。

4 結(jié)束語

本文在分析NB-IoT技術(shù)特點（覆蓋廣、低功耗、大容量）基礎(chǔ)上，對NB-IoT技術(shù)發(fā)展對未來生活的影響及發(fā)展趨勢進(jìn)行了重點分析。筆者認(rèn)為隨著相關(guān)措施的落實到位以及技術(shù)的發(fā)展，我國的NB-IoT 通信技術(shù)必將會獲得長足的發(fā)展，未將來的5G技術(shù)提供充分條件，并由此促進(jìn)各項效益的提升。

[1] 曲井致.NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（31）.

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