浅议NB—IOT网络发展应用

彭鹏

摘 要：随着无线通信技术的发展和全球信息化趋势的不断加强，物联网从概念阶段正式走向产业化，从实验室走向日常生活中，并在人们的日常生活中开始扮演日益重要的作用，也从一定程度上促进了社会信息化速度的加快。本文从物联网的概念开始出发，回顾了物联网的发展历程，各主流通信设备厂商的产品发展情况及通信运营商物联网发展实际情况，对物联网进行全方位和立体的阐述。

关键词：窄带物联网 无线通信 信息化

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（a）-0016-02

无线通信的发展经历了1G的模拟通信，数字时代的2G、3G以及目前正在进行的4G大发展，无线通信得到了越来越快的发展，使任何地点的人和任何人之间的连接变得越来越容易。随着全球化步伐的加快和信息化的发展，通信从单纯发生在人与人之间，逐步发展到人与物、物与物之间，通信对象发生了翻天覆地的变化。目前发展的4G（LTE）网络进一步实现了人与人之间的通信，但是在人与物、物与物之间的连接能力上稍显不足。

目前智能家居、车联网、智慧医疗等逐步出现在人们的生活中并且有着可以预见较大的发展前途和潜力，这对通信运营商来说是有着巨大经济利益的蓝海市场，其应用产生的海量连接数量将会大大超过人与人之间的通信需求。

物联网（IOT），顾名思义，就是物物相连的互联网。主要有两个含义：物联网的基础和核心仍然建立在互联网的基础上，是互联网基础上做的延伸和拓展；此外，通信的主体由人与人变成人与物或物与物之间。物联网的概念可以追溯到20世纪70年代，其在中国的大规模发展始于2009年8月，温家宝总理在“感知中国”的讲话中将我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，江苏省无锡市第一个成立了“感知中国”研究中心，部分高校及企业在无锡成立了物联网研究院，物联网被正式列入国家五大新兴战略性产业之一，获得了国家层面的支持。

1 物联网的网络架构及关键技术

1.1 网络架构

NB-IOT技术终端主要利用4G基站作为接入方式，其上联至服务网关，其核心网由服务网关、移动管理实体、公用数据网关、归属用户服务器组成。

1.2 关键技术

NB-IOT具备如下的特点：带宽窄、低速率、功耗低、成本低、容量高、覆盖广，下面分别进行介绍。

（1）窄带宽：上行支持3.75kHz、15kHz两种带宽；支持单音、多音两种模式；下行：占用180kHz带宽，12个子载波数量，子载波带宽15kHz。

（2）低速率： 上行速率峰值5.6～204.8kbps，前向速率峰值176～234.7kbps。

（3）功耗低：通过PSM、eDRX两种方式可实现更长待机。典型应用场景下，一届常规电池可提供5年以上的電源需求，因此，可以满足大多数应用场合的需求。

（4）成本低：终端模块的成本在物联网发展中起到非常大的影响作用，较低的终端价格对物联网的大规模发展和推广起到至关重要的作用。

（5）容量高：根据某机构提供的数据显示，单小区可支持5 万个NB-IoT 终端接入。

（6）覆盖光：通过增加窄带功率谱密度等方式，系统的总增益达20dB。

2 NB-IOT接入网标准发展

2014 年中旬，华为公司和沃达丰公司联合进行窄带蜂窝物联技术方面的相关研究，提出了窄带NB M2M技术。2015年5月，两者联合高通共同编制了相应的前反向技术标准，在NB OFDMA基础上形成了NB-CIoT概念，其提出了完全崭新的空中接口技术，与LTE技术相比有较大的突破和改动。

另一方面，Ericsson和Nokia通信联合推出NB-LTE（窄带蜂窝技术），其定位和NB-CIoT比较接近，但更倾向于与兼容现有LTE网络，一个重要有点在于其部署的优越性和便捷性。2015年中下旬，爱立信、华为将相关技术标准提交至3GPP组织。同年9月，由3GPP在Rel13版本中将两种技术融合形成了NB-IoT 标准，其演进过程如图1所示。

NB-IoT从一种单纯的技术演变为3GPP的标准，是设备商、运营商的积极推动和市场需求共同驱动的结果。

3 NB-IOT产业化现状

3.1 设备商发展现状

目前全球范围内的主流通信设备厂商均支持NB-IOT的商业化需求应用，并相应推出各自产品。产品的成功开发推动运营商的网络建设热潮和刺激NB-IOT的产业化发展。下面以我国中部某省会城市电信公司的物联网发展现状为例进行说明。

3.2 物联网流量分析

我国中部省会城市郊区（主城区为不同设备厂家，本文不进行统计分析）通过2017年下半年的建设共有物联网基站约700个，分布在郊区及所有下属县域。

通过图2可以看出，区域内物联网覆盖基本较为完善；全网物联网数据流量整体呈现上升趋势，忙时数据流量占比达到14.3%，初步达到了NB-IOT网络建设的目的。同时也表明，NB-IOT网络仍有较大潜在容量，可以承担更多数据流量。

4 结语

本文从NB-IOT的概念出发，先后介绍了物联网的网络架构及关键技术、NB-IOT关键技术发展及NB-IOT产业化现状，对NB-IOT发展历程及产业化状况分别进行了描述和探讨。

参考文献

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