NB-IoT关键技术及应用前景探索

付仅华

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司惠州分公司，惠州 516003）

NB-IoT是物联网的一个重要组成部分，指的是在蜂窝网络下窄带宽的一类物联网，具有小成本、低能耗、覆盖范围广、设备可靠性高等诸多优势，在很多场所都被广为应用，发挥着不容忽视的作用，因此，了解NB-IoT关键技术、应用现状和发展前景是十分必要的，这也是本文研究的重点内容。

1 物联网概述及NB-IoT特点

所谓物联网就是将物和物进行连接形成的网络，需要以互联网为依托进行建设，利用了智能感知、识别等多种技术，能够实时准确的获取物的信息，并在物物之间进行信息的传递和交换。可以说，物联网是互联网的拓展和延伸，进一步增加了互联网业务类型，使得人们获取的服务更加趋于完善化和优质化。

NB-IoT作为物联网的重要一环，其主要特点包括以下几个方面：（1）覆盖广：通常应用于室内空间，链路预算增益提高了近似百倍，能够实现空间内部网络信号的全面覆盖，这点是GPRS和LTE所远远无法企及的；（2）能力强：NB-IoT可同时接入数万个用户，灵敏度高，几乎不存在延时，可靠性强；（3）低功耗：NB-IoT的使用过程中功耗被削减到最低的程度，使得相关设备的待机时间延长至了10年以上；（4）成本低：NB-IoT的带宽和功耗较低，意味着终端模块的结构简单，模块的使用和维护成本都相对比较低廉。

2 NB-IoT关键技术

2.1 网络部署模式

NB-IoT的网络部署模式可分为保护带部署、独立部署和带内部署。保护带部署是将NB-IoT部署在LTE的保护频段内，既可以充分利用频谱资源，又能够对系统起到保护的作用；独立部署是将NB-IoT单独部署在新的频谱上，避免与LTE相互干扰；带内部署是将NB-IoT部署在LTE的低频段上，使之成为保护系统的一道坚固的防线。由于保护带部署和带内部署都需要部署在LTE系统中，所以要尽可能的考虑到系统和网络是否能够兼容，在具体部署时要根据实际情况而定，确保NB-IoT的功能得以最大化的展现。

2.2 传输方式

在上行信道的传输方面，NB-IoT支持单子载波和多子载波两种方式，前种传输方式的子载波间隔通常为3.75kHz和15kHz，后者只能为15kHz，在此间隔内定义了12个连续子载波，以不同的组合形式进行传输。一般来说，3.75kHz子载波间隔定义了48个连续子载波，数量上远远超过了15kHz的子载波间隔，决定了3.75kHz的覆盖能力要强于15kHz，而下行信道的传输只能支持15kHz，这就是目前单子载波被不同场景大量应用的关键原因所在。

2.3 帧结构

子载波间隔不同，NB-IoT支持的帧结构也会有所差异，当间隔为15kHz时，系统的上行和下行都支持FS1；当间隔为3.75kHz时，帧结构将发生改变，衍生出了一种全新的帧结构，即时隙长度为10ms的无线帧，其只能在上行信道出现，也可以被系统所支持。

2.4 半静态链路自适应

NB-IoT的目标业务大多都是小分组传输，缺少提供长时间与连续信道质量变化的条件，所以NB-IoT并没有设计自适应动态链路，主要通过设计集中覆盖等级，根据终端覆盖等级来选取传输调制编码方式与重复次数，进而实现一种半静态链路自适应模式。主要包括常规覆盖、增强覆盖以及极远覆盖三种覆盖等级，相应的链路损耗分别为144dB、154dB、164dB。

2.5 NB-IoT覆盖增强技术

NB-IoT采用符号扩频技术，下行4倍符号级与8倍busrt提升15dB增益，上行16倍提升12dB增益。其中上行采用Turbo码，再加上信噪比较低，可以获得较高增益。NB-IoT没有切换支持，一般为静止与低速状态，通过busrt重复编码，提高功率谱密度。

3 NB-IoT应用前景

随着智慧城市这一概念的提出，物物连接已经成为了一种必然趋势，借助互联网技术和无线通信技术，促使人和物紧密的连接到一起，有助于推动时代和社会的进一步发展。然而从当前互联网的应用现状来看很难满足物物连接的基本需求，而NB-IoT技术的性能卓越，适用范围广泛，其应用可以扭转当前物联网连接能力不足的尴尬局面，将物物连接真正变为现实，因此NBIoT技术值得在物联网中予以推广应用。

NB-IoT的发展前景是非常光明的，在多个领域和行业中都可以窥见NB-IoT技术的影子，在未来NB-IoT也将大展拳脚，在市政、交通、环境、家居的管理、监督和控制中都离不开NBIoT技术，比如说管理市政设施、指挥城市交通、监测自然环境数据、监控智能家居设备等等，相信NB-IoT的应用会极大的推动相关行业的发展步伐，给城市居民创造更加舒适宜人的居住环境。

综上所述，NB-IoT具有着非常显著的优势，包含的技术类型也比较多样化，能够很好的满足人们的通信需要，因而深受人们的青睐，发展前景十分的广阔。在大数据时代背景下，需要相关人员加大对NB-IoT技术的研究力度，使之得到不断的优化和创新，更好的为人们服务，以促进NB-IoT的发展，给人们的生活带来实实在在的好处，进而带领人们走向更加辉煌的明天。

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