nb lot技术是什么?nb iot技术详解

　　摘要：NB-IoT从去年7月份标准提案开始，到今年2月份巴塞罗那世界移动通信大会开始预热，至今年6月20日NB-IoT标准核心协议冻结，成为通信行业当下最大的热点。目前已经得到了广泛的使用，那么NB-IOT技术是什么有什么特点和应用？一起来看下文。

　　NB IoT简介

　　NB-IoT（Narrow Band Internet of Things， NB-IoT）是IoT领域基于蜂窝的窄带物联网的一种新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWA）。NB-IoT只消耗大约180KHz的频段，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络支持待机时间短、对网络连接要求较高设备的高效连接。其主要特点是覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点。NB-IOT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式。

　　NB-IOT四大主要特点：

　　LPWA（低功耗广域网）又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。授权频谱下的代表技术是NB-IOT，未授权频谱的代表技术是LoRa（Long Range）。LoRa是由升特公司（Semech）发布的一种专用于无线电调制解调的技术，LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，据了解目前全球已经有数百万个物联网节点运用此技术进行相互连接。

　　各种无线通信技术速率与覆盖距离图示

　　NB-IOT与LoRa简单对比

　　未来NB-IoT将在运营商级网络中大放异彩，为物联网时代带来广覆盖、大连接、低成本的网络解决方案；而LoRa则在智慧城市、行业和企业专用应用中实现快速灵活部署。两种网络技术在商用中完全可以实现互补共存。

　　NB-IoT技术优势：

　　NB-IoT技术是一种3GPP标准定义的LPWA（低功耗广域网）解决方案，具有以下优势：

　　1.海量连接：每小区可达10万连接；NB- IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，这也就意味着，在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。

　　2.超低功耗：电池寿命长达十年；

　　低功耗特性是物联网应用一项重要指标，特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合，如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备，它们不可能像智能手机一天一充电，长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。在电池技术无法取得突破的前提下，只能通过降低设备功耗以延长电池供电时间。通信设备消耗的能量往往与数据量或速率相关，即单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小。数据量小，设备的调制解调器和功放就可以调到非常小的水平。NB-IoT聚焦小数据量、 小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，可以保障电池5年以上的使用寿命。

　　3．深度覆盖：能实现比 GSM 高20db的覆盖增益；

　　NB-IoT比LTE提升20dB增益，相当于发射功率提升了 100倍，即覆盖能力提升了100倍，就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。

　　4．安全性：继承4G网络安全能力，支持双向鉴权以及空口严格加密，确保用户数据的安全性;

　　5．稳定可靠：能提供电信级的可靠 性接入，有效支撑 IoT 应用和智慧城市解决方案。

　　NB- IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级，但是使用单独的180KHz频段，不占用现有网络的语音和数据带宽，保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。以智能抄表应用为例，与采用有线PLC抄表数据回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保证数据成功回收率达99%，可靠性大大提高。

　　6. 低成本

　　低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势。速率低就不需要大缓存，所以可以缓存小、DSP配置低;低功耗，意味着RF设计要求低，小PA就能实现;因为低带宽，就不要复杂的均衡算法。这些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相关，尺寸越小，成本越低，模块的成本也随之变低。

　　NB-IoT需求发展

　　随着智能城市、大数据时代的来临，无线通信将实现万物连接。很多企业预计未来全球物联网连接数将是千亿级的时代。目前已经出现了大量物与物的联接， 然而这些联接大多通过蓝牙、Wi-Fi等短距通信技术承载，但非运营商移动网络。为了满足不同物联网业务需求，根据物联网业务特征和移动通信网络特点，3GPP根据窄带业务应用场景开展了增强移动通信网络功能的技术研究以适应蓬勃发展的物联网业务需求。

　　我们正进入万物互联（IoT）的时代，这对于整个移动通信产业来说是一个巨大的机会。这一点在MWC2016上展露无疑。无论是运营商大咖，还是设备商巨头，纷纷展示了完整的物联网解决方案和在不同垂直行业的应用。

　　当然，实现这一切的基础，是要有无处不在的网络联接。运营商的网络是全球覆盖最为广泛的网络，因此在接入能力上有独特的优势。然而，一个不容忽视的现实情况是，真正承载到移动网络上的物与物联接只占到联接总数的10%，大部分的物与物联接通过蓝牙、WiFi等技术来承载。

　　为此，产业链从几年前就开始研究利用窄带LTE技术来承载IoT联接。历经几次更名和技术演进，2015年9月，3GPP正式将这一技术命名为NB-IoT。MWC2016上，NB-IoT首次亮相，受到瞩目，运营商和设备商纷纷为其站台和背书。

　　华为无线网络产品线首席战略官余泉在接受《通信产业报》（网）采访时表示：“NB-IoT是蜂窝网络产业应对万物互联的一个重要机会。我们非常看好NB-IoT的商用前景，推荐将其作为物联网联接技术的首要选择。”

　　他向记者阐释了NB-IoT的商业和技术优势。从商业层面上来讲，截至目前，蜂窝网络覆盖了全球超过50%的地理面积，90%的人口，是一张覆盖最为完整的网络。　从技术层面上来讲，NB-IoT有4大技术优势。首先是覆盖广，相比传统GSM，一个基站可以提供10倍的面积覆盖;其次是海量连接，200KHz的带宽可以提供10万个联接;第三是低功耗，使用AA电池便可以工作十年，无需充电;第四是低成本，模组成本小于5美金。

　　此前，华为曾向记者算了一笔账，假设全球有500万左右物理站点，全部部署NB-IoT，每个站3个扇区、每个扇区部署200kHz、每小时每个传感器发送100个字节，那么全球站点能够联接的传感器数量高达4500亿。

　　据了解，NB-IoT可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。随着3GPP标准的首个版本在6月份发布，将有一批测试网络和小规模商用网络出现。NB-IoT将在多个低功耗广域网技术中脱颖而出。

　　“NB-IoT在欧洲和乃至全球都呈现出巨大的发展机遇。到2020年IoT全部产业链价值有望达到3万亿欧元，包括全产业链上下游，如网络连接、数据处理、平台应用、商业合作等。”余泉表示，华为已经做好在2016年完成NB-IoT商用的准备。

　　华为轮值CEO胡厚昆在2015全球移动宽带论坛上发表主题演讲时指出，移动运营商需要立即采取行动，抢占快速增长的物联网市场份额。目前，运营商虽然在可接入性方面拥有独特优势，但是许多其它技术，如ZigBee、蓝牙和内置WiFi也在迅速发展，运营商必须与垂直行业展开激烈竞争。胡厚昆强调，必须迅速制定统一的物联网标准，以推动跨行业发展。

　　沃达丰集团研发主管Luke Ibbetson对此表示赞同。他指出，目前80%-90%的物联网设备由低功耗的室内系统连接，余下的设备则由蜂窝网络连接。很多人认为，新出现的LPWA（低功耗广域）技术成本低，覆盖又广，将为移动运营商发展物联网带来良机。不过，Ibbetson指出：“我们目前还没有为客户开发出合适的解决方案，因此仍然面临巨大压力。”

　　NB-IOT应用场景 

　　目前厂商提供的物联网解决方案主要聚焦物在智慧城市，工业物联网等应用方向。

　　智慧城市

　　智慧城市就是把车辆、道路、路灯、停车位、井盖、垃圾桶、电表、水表、燃气气表、热表等公共设施互联互通，实现市政的智慧管理（例如城市的水、电、燃气等基础设施的智慧化管理）、交通的智慧管理（例如交通流量控制、路况分析、应急处置、车位管理等）等。实现智慧城市最重要的是物联网络的通信覆盖，有了NB-IoT标准后，依靠运营商在全国范围内建设大网的经验，很容易形成规模效应，NB-IoT的一个重要特点就是覆盖深度比较深，地下室和停车场也能覆盖，以前行业应用上的各种问题就迎刃而解了，NB-IoT的挑战在于运营商的流量经营模式需要匹配和重构。基于非授权频率的LPWAN技术注重的是海量的低速率和低流量的业务，例如LoRA技术，技术上与NB-IoT非常类似，就是频率资源不同，LoRa技术发展比NB-IoT要早，产业链也比较成熟，应用案例也很多。

　　当前来看，LPWAN技术适合在成本敏感的中小规模场景实现物联接入，蜂窝技术则适合实现具有一定流量规模，以及对QOS有需求的物联接入（例如大规模的企业客户或者家庭场景），未来可能两种技术还会逐步融合，混合组网。

　　工业物联网

　　工业互联网由大量相连的工业系统所组成，这些系统相互通讯，并协调数据分析与行动，有助于提升工业效能。工业物联网的网络有严格的性能和可靠性要求，现阶段以西门子为代表的工控系统采用的都是有线系统，工厂逐渐开始将无线连接技术应用到产品或生产线中，以改进制造流程，而目前像WiFi这样的无线连接技术不够安全、可靠性不够高，NB-IoT标准的确定，为工业物联网无线连接提供了技术方案。