NB-IoT的发展现状

2018-07-16丛靖

电子技术与软件工程 2018年10期

关键词：传输层接入网海量

文/丛靖

图1：CIoT接入网架构图

1　NB-IoT简介

1.1　NB-IoT的定义

NB-IoT是一个空中接口标准，这个标准主要是在终端与基站eNB之间的约定，包括物理层与数据链路层的一些设计规定。考虑到与LTE的兼容性，NB-IoT标准与LTE的空口标准有很多相同或相似之处。

CIoT（chartered institute of taxation）的接入网构架与LTE一样，没有改变。如果要说CIoT接入网与LTE有何不同，那就是S1接口上传送的是NB-IoT消息和数据，如图1所示。

1.2　NB-IoT实现低功耗的方法

NB-IoT比起GPRS来说，最大的特点是低功耗。除了本身NB-IoT的传输速率比较低以外，NB-IoT引入了eDRX省电技术和PSM省电模式，也是省电的主要原因。在PSM模式下，NB-IoT终端仍旧注册在网，但不接受信令，从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。

1.3　NB-IoT部署的方法

NB-IoT占用180KHz带宽，这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是一样的。NBIoT有以下三种可能的部署方式：

（1）独立部署(Stand alone operation)，适用于重耕GSM频段。GSM的信道带宽为200KHz，这对NB-IoT 180KHz的带宽足够了，两边还留出来10KHz的保护间隔。

（2）保护带部署(Guard band operation)，适用于LTE频段。利用LTE频段边缘的保护频带来部署NB-IoT。

（3）带内部署(In-band operation)，适用于LTE频段。直接利用LTE载波中间的资源块来部署NB-IoT。

2　NB-IoT的背景分析

随着科学技术快速发展，基于蜂窝结构的窄带物联网逐步建设起来，NB-IoT慢慢开始受到大部分的关注。NB-IoT是从蜂窝网络当中构建起来的，仅仅是消耗很少的部分频段，能够在通用移动通信系统（UMTS）网络、全球移动通信系统（GSM）网络或长期演进（LTE）网络当中部署，让部署的成本大大降低，让平滑升级得以实现。

3　NB-IOT的安全构架分析

NB-IOT安全架构分为感知层、传输层和处理层3个层次。

第1层为NB-IoT感知层的安全体系，目标是实现数据从物理世界的安全采集，以及数据和传输层的安全交换。包括以下几个方面的安全特性：感知节点的隐私保护和边界防护、感知节点对于扇区内基站的身份认证、移动节点越区切换时的安全路由选择、密码系统的建立与管理。

第2层为NB-IoT传输层的安全体系，目标是实现数据在感知层和处理层之间的安全可靠传输，具体包括以下几个方面的安全特性：海量节点接入的身份认证，海量数据在传输过程中的认证，传输系统的入侵检测，以及与感知层，处理层的安全通信协议的建立。

第3层为NB-IoT处理层的安全体系，目标是实现数据安全、有效的管理及应用，包括以下几个方面的安全特性：对海量数据的容灾备份、各类应用的用户访问控制、系统防护入侵检测、用户行为的安全审计以及对海量数据交互过程中的校验。

4　NB-IoT发展展望

NB-IoT是现在世界上发展过程中最具有生命力的技术革命，但是在发展的过程中信息技术使用的安全性非常重要，不单单和NBIoT技术的发展息息相关，更和每个用户的利益和隐私有着千丝万缕的联系。虽然现在NBIOT的安全构架已经形成，但依然需要完善。

4.1　需要注意让NB-IoT的可靠性和安全性增强

NB-IoT在数据通信方面需要运营商进行基础网络设施的支持，与此同时，在一些特定的应用场景中，网络无法对所有区域进行全范围的覆盖，势必会导致NB-IoT出现一定程度的数据通信中断；与此同时，无线信道在使用的过程中具有一定的公开性，攻击者能够通过相关的技术设备干扰NB-IoT的使用，形成一定区域的NB-IoT通信盲区。对于这些可能出现的情况，需要建立一定的应急机制。设计出完备的预案，只有这样才能保证NB-IoT的系统安全性和可用性。