NB-IoT低速率窄带物联网通信技术现状及发展趋势

中通服咨询设计研究院有限公司 洪家振

1.前言

在全球信息化技术不断发展下，当今社会也慢慢的步入了信息化的时代，各行各业也都在信息化技术的引导下得到了前所未有的发展。作为时代发展的一个必然产物的物联网科学技术，也进入了家家户户，最为明显的就是上网产品的使用。对于物联网络，该行业中所包含的技术也会越来越深，越来越广，其应用的范围将会在未来越来越广，渗入到人们生活的点点滴滴。NB-IoT低速率窄带技术是在此种历史背景之下所诞生的，该技术的结构以蜂窝网络为基本，有效的实现物联网在低速窄宽带在环境下构建，通过对于蜂窝结构这项科学技术合理使用，只需要消耗 180KHz左右带宽的情况下，就可以进行GSM网络、UMTS网络的设计与部署，该技术的使用，很大程度的降低了物联网技术通讯运营的成本，在此过程中，也大大的降低了人力资源成本。

2.基于蜂窝网(1)NB-IoT技术原理的介绍

2.1 在NB-IoT技术领域部署的主要三种方式：独立的部署模式：可独立部署在频点200KHz，适合重耕GSM频段的。保护带的部署模式：可以利用 LTE 系统中边缘无用频带。载波带在内部的署模式：可以利用LTE载波中间任何资源块。

2.2 物联网技术的介绍：

(1)上行支持 2 种技术两种带宽：3.75KHz （功率谱更大，覆盖更好）；15KHz（速率高，拖延时间短）。Single Tone （1 个用户使用 1 个载波，适用于低速的应用）；Multi-Tone（1 个用户可以使用多个载波，高速应用 ,但目前只支持 15KHz）。

(2)NB-loT的性能以及兼容性的目标：该技术有着四个非常重要的特点：一是广覆盖；二是有着强大的连接能力，三是支持低延时敏感度、有着低的设计成本、整体的设备耗能低；；四是拥有更低的模块化成本。

(3)NB-IoT 的核心技术：该技术的主要核心技术主要包括利用现有 LTE 技术以及在此基础上新增加的功能。在这些技术的大力支持下，可以实现扩展覆盖范围、提高上行容量、降低终端复杂度。

3.NB-IoT低速率窄带物联网通信技术的优势

通过分析该技术的具体优势，更加使通信企业和国家的相关部门步明确此技术在未来科技发展以及社会发展中的重要性，所以，此技术在这些部门的重视下，也将有着强大的发展支撑与发展的动力。

3.1 覆盖范围优势在NB- IoT低速率窄带物联网通信技术的体现：4G网络是当前国内的主流网络，其在一定的程度都能满足当下用户的网络需求，向中国广大的用网户提供者海量的网络资源，但是在物联网的分析下，4G网络的在广大区域以及在大数据的传递过程中并没有实现数据的有效快速的传递。当前阶段，数据虽然能够在蓝牙技术，快牙技术，以及其他技术的支持下实现快速传递，但是这些技术最大的缺点就是其传输范围以及距离是非常有必要，这也在无形之中添加了物联网通信技术的开发成本，这也降低了其实用性。NB-IoT以蜂窝网络作为主要结构，因此使得其支持M 2M体系下海量数据连接与更新，并且由于其便捷性，很大程度上也加大了其便捷性，物联网环境下通信流程与环节的各项需求能够得到满足。用现有通讯技术的支持，带宽频段相同的频段下，NB-IoT网络效益增加超过20dB，使其覆盖面积也大大的增加，依靠这样强大的覆盖面，大大增强了物联网的通信能力，对于其使用性能也有了有力的保障。

3.2 NB-IoT 低速率窄带物联网通信技术的功耗优势体现：由于终端机和各种设备有着较长的待机时间，良好的功耗控制及超长的待机时间。功耗优势在此技术体现，大大的降低了其模块化成本，使得通信运营企业盈利空间的到了充分的保证了，此过程也使得NB-IoT 设备的更新换代的难度系数也大大降低，确保了物联网通信技术体系之间的无缝调整，使得人员的使用以及资源的浪费都得到了有效的降低。

3.3 数据链接能力NB-IoT低速率窄带物联网通信技术上的体现：NB-IoT下蜂窝结构的特殊性，这使得 NB-IoT通信比传统统的通信技术有着良好的连接能力，为用户提供了海量的信息，例如：当前的NB-IoT一个扇区最多可同时支持在线连接10万用户，即使在满负荷的状态下，该技术也会保持较低的延时率，能够满足客户以及使用者的要求。

4.NB-loT低速率窄带物联网通信技术应用现状分析

3GPP第三代全球合作伙伴计划所提出得NB-IoT技术，利用现有的科学技术，合理把该技术组织架构进行配置，最终可以实现长距离，低能耗以及服务多样化等特点，该技术与传统的物联网技术相对比，有着极为明显的技术与性能优势，此技术使得物联网的整体覆盖范围和其运行过程的稳定性得到了全面的提升，满足了多样化的使用要求，使得信息之间的高效互动得到了提高，最终也满足了长距离的通讯技术要求。所以对此通信技术现状进行分析，能够使得相关技术工作人员对该技术体系进行必要的梳理与整合，从NB-IoT发展特点以及技术优势等层面出发，对此通讯方式的不断地进行发展与优化，从而能够推进整个物联网的稳定、健康、持续的发展。

信息技术迅猛发展的这些年里，使得移动通信技术从原有的人与人之间的交流，逐渐变成了人与物之间的交流，甚至在未来也会实现了物与物之间的相互联系。全球三代合作伙伴所提出NB-IoT低速率窄带通信技术是技术，科研人员研究此技术的主要目的及目标使，希望使得远距离通信，低能耗通信、多终端通信等问题可以更好的得到解决。从基本的分析此技术的特点，其具有如下四个主要特点：（1）有低能耗；（2）低成本；（3）高效率；（4）高覆盖性。此项技术将会领先于其他技术，在未来的不断革新中，此项通讯技术最终也会成为适应能力最强、传播范围最广、应用效率最高的通讯方式。

考虑到NB-IoT 低速率窄带技术潜在的巨大优越性，我们国家的许多通讯公司以及相关企业也参加了其设计与研发。在前不久，全球三代合作伙伴的“通行证”也授权了我国，并且在整个研发过程对于技术标准的制定，也使我们的技术标准成了三代合作伙伴三大技术标准其中之一。相关标准迅速的确立，以及该标准的高效性，也体现了全球以及各个国家通讯行业对此技术的需求程度，具有实力的通讯公司在此与其他公司通过一起制定相关的技术标准，这样也增强了我国这些通信企业在这方面技术的迅速提高，为我国的通讯企业有了很好地进步与发展，其中，最为重要的一点是，通过对此过程的企业及相关技术人员也掌握了此高科技的核心技术。在技术的不断发展与相关设备的进一步完善的支持下，到2015年底，已经有三千万NB-IoT 低速率窄模块在我们国家的内部。根据TSR 的进一步详细预测，从2015 年到 2020 年，包含有智能交通和远程监测等多个领域的直线式的蜂窝 M 2M 模块将出现在全球市场。

5.NB-loT低速率窄带物联网通信技术应用发展趋势

在原先有的技术发展技术基础上，在整个通讯行业，手机是作为主要的通信载体方式，该阶段中，配套产品的开发与设计是物联网技术的主要特征，在科技不断发展的推动下，越来越先进的智能手机的主导地位将必定由快速发展的通讯科技所取代。在此我们可大胆的作出设想，在未来中，该技术也将会在未来的社会中发展成为一个庞大的通讯市场。整个国家，甚至整个世界也最终将通过先进的物联网技术所并联在一起。

快速发展的通信技术正把人与人的连接方式朝着人与物、物与物之间的连接不断的迈进，可以这样说，未来的万物互联是一个必然的发展趋势。然而，当前的技术却是无法实现这样的互联的。通过真实的使用过程分析，通过把蓝牙，快牙等现有的短距通讯技术进行对比，广阔的覆盖面、支持移动、大的连接数是移动蜂窝网络所特有的，广阔的发展前景是其一个重大的特点，这也将会使未来主要的连接技术成为物联网技术。蜂窝物联网正在为未来打开一个潜力十足的通讯市场。

6.结束语

通过以上的介绍说明，物联网时代的到来已经成为了一个不争的事实，当今社会必将走向一个物联网的时代，但在此发展中还存在着些影响发展的问题，当今社会是个不断发展不断变化的时代，作为新一代的我们，更应该积极响应与适应这个潮流，NB-IoT低速率窄带通信技术是一种应用价值非常高的科学技术，从物联网发展的层面来看，在时代的不断发展下，人们日常生活的点点滴滴都将有可能使用到NB-IoT低速率窄带技术。因此现在还存在着一些问题，但在不断发展的情况下，该技术也必将得到高效的发展。

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