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

中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司 洪家振

1.前言

在全球信息化技術(shù)不斷發(fā)展下，當(dāng)今社會也慢慢的步入了信息化的時代，各行各業(yè)也都在信息化技術(shù)的引導(dǎo)下得到了前所未有的發(fā)展。作為時代發(fā)展的一個必然產(chǎn)物的物聯(lián)網(wǎng)科學(xué)技術(shù)，也進入了家家戶戶，最為明顯的就是上網(wǎng)產(chǎn)品的使用。對于物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，該行業(yè)中所包含的技術(shù)也會越來越深，越來越廣，其應(yīng)用的范圍將會在未來越來越廣，滲入到人們生活的點點滴滴。NB-IoT低速率窄帶技術(shù)是在此種歷史背景之下所誕生的，該技術(shù)的結(jié)構(gòu)以蜂窩網(wǎng)絡(luò)為基本，有效的實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在低速窄寬帶在環(huán)境下構(gòu)建，通過對于蜂窩結(jié)構(gòu)這項科學(xué)技術(shù)合理使用，只需要消耗 180KHz左右?guī)挼那闆r下，就可以進行GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與部署，該技術(shù)的使用，很大程度的降低了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通訊運營的成本，在此過程中，也大大的降低了人力資源成本。

2.基于蜂窩網(wǎng)(1)NB-IoT技術(shù)原理的介紹

2.1 在NB-IoT技術(shù)領(lǐng)域部署的主要三種方式：獨立的部署模式：可獨立部署在頻點200KHz，適合重耕GSM頻段的。保護帶的部署模式：可以利用 LTE 系統(tǒng)中邊緣無用頻帶。載波帶在內(nèi)部的署模式：可以利用LTE載波中間任何資源塊。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的介紹：

(1)上行支持 2 種技術(shù)兩種帶寬：3.75KHz （功率譜更大，覆蓋更好）；15KHz（速率高，拖延時間短）。Single Tone （1 個用戶使用 1 個載波，適用于低速的應(yīng)用）；Multi-Tone（1 個用戶可以使用多個載波，高速應(yīng)用 ,但目前只支持 15KHz）。

(2)NB-loT的性能以及兼容性的目標：該技術(shù)有著四個非常重要的特點：一是廣覆蓋；二是有著強大的連接能力，三是支持低延時敏感度、有著低的設(shè)計成本、整體的設(shè)備耗能低；；四是擁有更低的模塊化成本。

(3)NB-IoT 的核心技術(shù)：該技術(shù)的主要核心技術(shù)主要包括利用現(xiàn)有 LTE 技術(shù)以及在此基礎(chǔ)上新增加的功能。在這些技術(shù)的大力支持下，可以實現(xiàn)擴展覆蓋范圍、提高上行容量、降低終端復(fù)雜度。

3.NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的優(yōu)勢

通過分析該技術(shù)的具體優(yōu)勢，更加使通信企業(yè)和國家的相關(guān)部門步明確此技術(shù)在未來科技發(fā)展以及社會發(fā)展中的重要性，所以，此技術(shù)在這些部門的重視下，也將有著強大的發(fā)展支撐與發(fā)展的動力。

3.1 覆蓋范圍優(yōu)勢在NB- IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的體現(xiàn)：4G網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前國內(nèi)的主流網(wǎng)絡(luò)，其在一定的程度都能滿足當(dāng)下用戶的網(wǎng)絡(luò)需求，向中國廣大的用網(wǎng)戶提供者海量的網(wǎng)絡(luò)資源，但是在物聯(lián)網(wǎng)的分析下，4G網(wǎng)絡(luò)的在廣大區(qū)域以及在大數(shù)據(jù)的傳遞過程中并沒有實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效快速的傳遞。當(dāng)前階段，數(shù)據(jù)雖然能夠在藍牙技術(shù)，快牙技術(shù)，以及其他技術(shù)的支持下實現(xiàn)快速傳遞，但是這些技術(shù)最大的缺點就是其傳輸范圍以及距離是非常有必要，這也在無形之中添加了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的開發(fā)成本，這也降低了其實用性。NB-IoT以蜂窩網(wǎng)絡(luò)作為主要結(jié)構(gòu)，因此使得其支持M 2M體系下海量數(shù)據(jù)連接與更新，并且由于其便捷性，很大程度上也加大了其便捷性，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下通信流程與環(huán)節(jié)的各項需求能夠得到滿足。用現(xiàn)有通訊技術(shù)的支持，帶寬頻段相同的頻段下，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)效益增加超過20dB，使其覆蓋面積也大大的增加，依靠這樣強大的覆蓋面，大大增強了物聯(lián)網(wǎng)的通信能力，對于其使用性能也有了有力的保障。

3.2 NB-IoT 低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的功耗優(yōu)勢體現(xiàn)：由于終端機和各種設(shè)備有著較長的待機時間，良好的功耗控制及超長的待機時間。功耗優(yōu)勢在此技術(shù)體現(xiàn)，大大的降低了其模塊化成本，使得通信運營企業(yè)盈利空間的到了充分的保證了，此過程也使得NB-IoT 設(shè)備的更新?lián)Q代的難度系數(shù)也大大降低，確保了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)體系之間的無縫調(diào)整，使得人員的使用以及資源的浪費都得到了有效的降低。

3.3 數(shù)據(jù)鏈接能力NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)上的體現(xiàn)：NB-IoT下蜂窩結(jié)構(gòu)的特殊性，這使得 NB-IoT通信比傳統(tǒng)統(tǒng)的通信技術(shù)有著良好的連接能力，為用戶提供了海量的信息，例如：當(dāng)前的NB-IoT一個扇區(qū)最多可同時支持在線連接10萬用戶，即使在滿負荷的狀態(tài)下，該技術(shù)也會保持較低的延時率，能夠滿足客戶以及使用者的要求。

4.NB-loT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

3GPP第三代全球合作伙伴計劃所提出得NB-IoT技術(shù)，利用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，合理把該技術(shù)組織架構(gòu)進行配置，最終可以實現(xiàn)長距離，低能耗以及服務(wù)多樣化等特點，該技術(shù)與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相對比，有著極為明顯的技術(shù)與性能優(yōu)勢，此技術(shù)使得物聯(lián)網(wǎng)的整體覆蓋范圍和其運行過程的穩(wěn)定性得到了全面的提升，滿足了多樣化的使用要求，使得信息之間的高效互動得到了提高，最終也滿足了長距離的通訊技術(shù)要求。所以對此通信技術(shù)現(xiàn)狀進行分析，能夠使得相關(guān)技術(shù)工作人員對該技術(shù)體系進行必要的梳理與整合，從NB-IoT發(fā)展特點以及技術(shù)優(yōu)勢等層面出發(fā)，對此通訊方式的不斷地進行發(fā)展與優(yōu)化，從而能夠推進整個物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定、健康、持續(xù)的發(fā)展。

信息技術(shù)迅猛發(fā)展的這些年里，使得移動通信技術(shù)從原有的人與人之間的交流，逐漸變成了人與物之間的交流，甚至在未來也會實現(xiàn)了物與物之間的相互聯(lián)系。全球三代合作伙伴所提出NB-IoT低速率窄帶通信技術(shù)是技術(shù)，科研人員研究此技術(shù)的主要目的及目標使，希望使得遠距離通信，低能耗通信、多終端通信等問題可以更好的得到解決。從基本的分析此技術(shù)的特點，其具有如下四個主要特點：（1）有低能耗；（2）低成本；（3）高效率；（4）高覆蓋性。此項技術(shù)將會領(lǐng)先于其他技術(shù)，在未來的不斷革新中，此項通訊技術(shù)最終也會成為適應(yīng)能力最強、傳播范圍最廣、應(yīng)用效率最高的通訊方式。

考慮到NB-IoT 低速率窄帶技術(shù)潛在的巨大優(yōu)越性，我們國家的許多通訊公司以及相關(guān)企業(yè)也參加了其設(shè)計與研發(fā)。在前不久，全球三代合作伙伴的“通行證”也授權(quán)了我國，并且在整個研發(fā)過程對于技術(shù)標準的制定，也使我們的技術(shù)標準成了三代合作伙伴三大技術(shù)標準其中之一。相關(guān)標準迅速的確立，以及該標準的高效性，也體現(xiàn)了全球以及各個國家通訊行業(yè)對此技術(shù)的需求程度，具有實力的通訊公司在此與其他公司通過一起制定相關(guān)的技術(shù)標準，這樣也增強了我國這些通信企業(yè)在這方面技術(shù)的迅速提高，為我國的通訊企業(yè)有了很好地進步與發(fā)展，其中，最為重要的一點是，通過對此過程的企業(yè)及相關(guān)技術(shù)人員也掌握了此高科技的核心技術(shù)。在技術(shù)的不斷發(fā)展與相關(guān)設(shè)備的進一步完善的支持下，到2015年底，已經(jīng)有三千萬NB-IoT 低速率窄模塊在我們國家的內(nèi)部。根據(jù)TSR 的進一步詳細預(yù)測，從2015 年到 2020 年，包含有智能交通和遠程監(jiān)測等多個領(lǐng)域的直線式的蜂窩 M 2M 模塊將出現(xiàn)在全球市場。

5.NB-loT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢

在原先有的技術(shù)發(fā)展技術(shù)基礎(chǔ)上，在整個通訊行業(yè)，手機是作為主要的通信載體方式，該階段中，配套產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要特征，在科技不斷發(fā)展的推動下，越來越先進的智能手機的主導(dǎo)地位將必定由快速發(fā)展的通訊科技所取代。在此我們可大膽的作出設(shè)想，在未來中，該技術(shù)也將會在未來的社會中發(fā)展成為一個龐大的通訊市場。整個國家，甚至整個世界也最終將通過先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所并聯(lián)在一起。

快速發(fā)展的通信技術(shù)正把人與人的連接方式朝著人與物、物與物之間的連接不斷的邁進，可以這樣說，未來的萬物互聯(lián)是一個必然的發(fā)展趨勢。然而，當(dāng)前的技術(shù)卻是無法實現(xiàn)這樣的互聯(lián)的。通過真實的使用過程分析，通過把藍牙，快牙等現(xiàn)有的短距通訊技術(shù)進行對比，廣闊的覆蓋面、支持移動、大的連接數(shù)是移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)所特有的，廣闊的發(fā)展前景是其一個重大的特點，這也將會使未來主要的連接技術(shù)成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)正在為未來打開一個潛力十足的通訊市場。

6.結(jié)束語

通過以上的介紹說明，物聯(lián)網(wǎng)時代的到來已經(jīng)成為了一個不爭的事實，當(dāng)今社會必將走向一個物聯(lián)網(wǎng)的時代，但在此發(fā)展中還存在著些影響發(fā)展的問題，當(dāng)今社會是個不斷發(fā)展不斷變化的時代，作為新一代的我們，更應(yīng)該積極響應(yīng)與適應(yīng)這個潮流，NB-IoT低速率窄帶通信技術(shù)是一種應(yīng)用價值非常高的科學(xué)技術(shù)，從物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的層面來看，在時代的不斷發(fā)展下，人們?nèi)粘Ｉ畹狞c點滴滴都將有可能使用到NB-IoT低速率窄帶技術(shù)。因此現(xiàn)在還存在著一些問題，但在不斷發(fā)展的情況下，該技術(shù)也必將得到高效的發(fā)展。

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