窄带物联网（NB-IoT）的发展与应用

杨文飞

摘要

伴随着物联网的迅猛发展，通信行业对形成一个低功耗、广域覆盖的物联网标准达成共识，从而窄带物联网标准应运而生，由于NB-IoT在无线通讯技术、网络架构以及低功耗上的优点，使得其在无线通讯领域得到迅猛的发展和应用。

【关键词】窄带物联网 无线通讯 物联网

在未来的社会中，我们的所有的电子设备都会连接到网络上。这种网络连接的方式会极大地激发我们每个人或组织的生产力。物联网技术在这种互联的社会中是至关重要的，物联网技术不仅实现了机器与机器（M2M），而且更好的实现了机器与人的连接。不仅提高生产效率可以，而且极大地促进人类社会的发展。

1 NB-IoT的发展

从传输距离上可以将物联网划分为两类短距离通信技术，如典型的Zig Bee、Wi-Fi、Bluetooth通讯技术等，应用领域如智能家居;低功耗广域网（Low Power Wide AreaNetwork，LPWAN），应用领域如智能抄表。同时LPWAN技术又可以基于工作频段可将分为两类：

（1）非授权频段，典型的技术Lora、SigFox等，这样的技术没有统一标准，用户可以自定义实现;

（2）授权频段，即我们所说的3GPP支持的2/3/46蜂窝通信技术，典型的技术有第二代移动通信系统（GSM）技术、长期演进（Long Term Evolution，LTE）技术和基于蜂窝的窄带物联网（NB-IoT）技术等。

2014年5月，中国华为与美国沃达丰在3GPP的GSM/EDGD无线接入网（GSM EDGERadio Access Network，GERAN）项目中提出具有前瞻性的NB-M2M技术。同年，美国高通公司也同时首次提出了窄带正交频分复用（Narrow Band Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，NB-OFDM）技术。经过长期的研究决定在2015年5月将这两项无线技术合并为NB-CIoT。同时爱立信在2015年7月对外公布了NB-LTE技术方案。由于这两项技术的相近性，最后在2015年9月的RAN#69次会议上经过专家们的深入的探讨，将NB-LTE技术和NB-CIoT技术进行合并，融合后的名字命名为NB-IoT，至此窄带物联网形成。

2016年6月16日，RAN会议批准了3GPP协议有关技术标准，而NB-IoT作为3GPP R13一项重要课题，同时窄带物联网（NB-IoT）这项受到业界广泛关注的技术以及该技术的核心标准得到确定，也意味着再经过多年的研究与论证后得取得了一定的成果。

2 NB-IoT的应用

如今，基于蜂窝的窄带物联网（NB-loT）技術已经成为物联网领域内的一个重要的部分。该网络技术作为物联网领域的重要技术，由于其优越的低功耗性能以及具有该功能模块的设备的广域网的稳定连接功能，因此这项技术也被称之为低功耗广域网（LPWAN）技术。基于蜂窝网络的窄带物联网技术典型的特点是带宽低，其所占大约为180KHz的带宽，这使得该技术可直接构建于现有的GSM网络、UNITS网络或LTE网络，因此不仅可以有效降低NB-IoT技术的建设成本，而且可以实现不同网络间的平滑升级。概括来说，窄带物联网有以下特点：

（1）多连接：单个扇区内能够支持多达10万个左右的终端连接;

（2）广覆盖：单个基站能覆盖几公里的范围;

（3）穿透能力强：在相同频段下窄带物联网技术与传统物联网技术相比高20dB的增益;

（4）低功耗：理论与实验表明搭载有该技术的终端设备最长可实现的待机时间长达10年之久。

（5）设备成本低：由于该技术模块设备小，覆盖简单等特点，使得其预期单个模块的成本不超过5美元。

物联网技术将会在新一代通讯技术NB-IoT的基础上，广泛应用于智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等生活以及社会国家的各个领域中，该技术与互联网相结合，发展互联网的优势，推动“互联网+”的发展。该项技术将现场终端所采集的传感器信息发送到数据中心，通过互联网将这些数据进行融合处理，以实现后台客户端对现场的实时监测的效果，同时后台中心还可以通过互联网以及该技术对终端的设备进行调控，最终达到远程操控的效果。这使得科学技术与人类社会的结合更加紧密，分工更加明确，对社会生产力的发展有极大的提升。可以很好地节约人员成本，释放人们的双手，提升设备的使用效率，实现资源更加合理的开发利用，对各个领域以更加友好的方式进行调控。最终实现人们的利益最大化，工业生产的最优化，资源利用的最合理化。给人与社会，人与自然的和谐发展奠定了基础。总的来说，物联网与社会各个领域的结合，给人类社会的发展带来的便利。

3 结语

NB-IoT技术以其优越的特点：覆盖广、功耗低、成本低、多连接，将会推动物联网更加广泛的发展。随着NB-IoT技术不断成熟、深入与发展。人与社会，人与自然将会以更加友好，更加有效，更加和谐的方式向前发展。

参考文献

[1]郭兰，郑旸.NB-IoT窄带物联网的现状以及发展前景[J].通讯世界，2017（20）：77-78.

[2]毛红海.浅谈窄带物联网技术在消防中的应用[J].数字技术与应用，2017（10）：55-56.

[3]赵静.低速率物联网蜂窝通信技术现状及发展趋势[J].移动通信，2016，40（07）：27-30+36.

[4]杨晓鸣，孙晓亮.运营商窄带物联网部署实现探讨[J].电信工程技术与标准化，2018，31（01）：84-88.

[5]祁家榕，张昌伟，郭永安.窄带物联网应用浅析[J].微型机与应用，2017，36（13）：10-12.