窄带物联网NB—IoT的现状及常见应用

2017-07-09高翼飞黄小燕

现代职业教育·职业培训 2017年10期

高翼飞黄小燕

[摘要] 物联网是在传统的人人互联的基础上衍生发展来的物物互联。而窄带物联网则是物联网应用的一个重要分支。首先介绍了物联网发展的现状、在商用领域应用所产生的成果，以及窄带物联网的产生背景，同时对NB-IoT的特点进行了介绍和分析，包括覆盖面积广、通信速率低、功耗非常小、海量接入数、模块成本低、超高安全性、超强稳定性、网络架构优。最后介绍了窄带物联网在一些领域的典型应用。

[关键词] 物联网；窄带物联网；NB-IoT

[中图分类号] TP393.4 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）30-0216-01

物联网（IoT）是在传统的人人互联的基础上衍生发展来的物物互联。自Kevin Ashton教授提出物聯网的概念以来，经过全世界范围内的企业及高校的研究和推广、政府的重视、支持和强势推动，已经成为具有战略意义的新兴产业，同时也引发了新一轮的经济增长。据智研咨询发布的《2017-2023年中国物联网行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》显示，中国物联网市场规模由2008年的780亿元发展为2016年的9350亿元。2017年7月23日运营商国际网在北京发布的通讯、手机、家电、互联网以及IT数码五大职业研究陈述显示，今年上半年我国物联网商用规模接近5000亿元。

作为物联网的一个重要分支之一。窄带物联网NB-IoT使用License频段，通常通过带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络互联。该技术开发的目的是在广泛的地域、深入城市的基础设施、生产及生活领域，需要大规模部署低功耗的海量传感器等物联网设备从而实现高效的通信。在低功耗广覆盖（LPWA）物联网（IoT）市场中发展迅猛。2016年6月16日，NB-IoT标准核心协议正式获得批准，全球运营商有了基于标准化的物联网专有协议。同时也标志着NB-IoT即将进入规模商用阶段。在国内，由于政府的大力支持，三大电信运营商及华为、中兴等企业的推动。特别是今年2月13日，中国电信发布“NB-IoT（窄带物联网）企业标准”。标志着2017年中国已经进入了窄带物联网NB-IoT商用元年。

一、窄带物联网NB-IoT具备的八大特点

1.覆盖面积广：通过改进的室内覆盖方式，在同样频段下，NB-IoT比现有的GSM网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍。

2.通信速率低：NB-IOT是典型的窄带应用速率，具备窄带通信的结构相对简单、速率低、延时较长等基本特点，对设备要求较低。

3.功耗非常小：NB-IoT主要应用于小数据量、小速率，因此NB-IoT设备的功耗可以做到非常小，通常所用的电池具有5～10年的使用寿命。

4.海量接入数：NB-IoT比GSM网络有50～100倍的上行容量提升，因此，在基于同一基站下，NB-IoT可以比现有无线网络技术提供50～100倍的接入数，因此具有极大的容量。

5.模块成本低：由于低速率、低功耗、低带宽带来的缓存小、RF设计要求低，算法简单，使NB-IoT芯片集成度高，成本也随之变低，通常情况下，所需使用的单个接连模块不超过40元。

6.超高安全性：NB-IoT发展的主要推手是三大电信运营商及华为、联想、中兴等企业，它有效继承了4G网络的安全性，从而确保了用户数据的安全。

7.超强稳定性：NB-IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE等现有网络，通过与现有网络基站复用，降低了部署的成本，实现了网络的无缝连接。同时，由于NB-IoT不占用现有网络的语音和数据带宽，而使用单独的180KHz频段，保证传统网络服务和物联网服务同步稳定进行。

8.网络架构优：NB-IoT的网络架构在基于FDD LTE技术的4G网络架构基础上发展而来，但针对NB-IoT优化流程，通过引入MME和SCEF之间的接口及HSS和SCEF之间的接口，从而增加了业务能力开放单元（SCEF）以及支持控制面优化方案和非IP数据传输，因此网络架构更有针对性。

二、窄带物联网NB-IoT的常见应用

基于窄带物联网的特点、不断创新的业务、海量的连接需求，为运营商及企业带来了绝佳的商业契机和利润空间。同时，由于其具备的覆盖广、功耗小、成本低的优势，也会在“短距+网关”业务市场中崭露头角。具体体现在以下领域：

1.公共事业：如智能水表、智能电表、智能气表、智能追踪、大气监测、环境监测、水文监测等。