NB-IoT技术是什么

Griffin

最近三大运营商和媒体都在谈论NB-IoT，究竟这项技术为什么这么受关注，这个技术究竟能用来干什么?这篇文章让您在5分钟之内看懂NB-IoT。
　　NB-IoT是什么
　　为了应对日渐强烈的物联网需求，于是国际移动通信标准化组织3GPP决定制订一个新的蜂窝物联网(CIOT：Cellular Internet of Thing)的标准。
　　这个新标准要实现四个目标：
　　超强覆盖，相对于原来GPRS系统，增加20dB的信号增益
　　超低功耗，终端节点要能达到10年的电池寿命7 G2 z6 g) R( L) `3 l9 N
* o# |+ r) Y% X7 {/ y" Q　　超低成本，终端芯片的目标定价为1美元，模块定价为2美元
$ j8 V3 A8 p; B$ O9 H; s　　超大连接，200kHz小区容量可达100k用户设备/ l* n1 _* ~7 a) D
" Q9 o9 K' r& }" p8 }; A3 I　　针对这些目标，很多通信公司及运营商都提出了自己设计的空中接口的建议方案，希望被3GPP标准化组织采纳为正式标准。在2015年9月的RAN #69会议上，经过一番激烈PK，最终确定了蜂窝物联网的空中接口方案为NB-IoT。

　　这个NB-IoT空口标准是由华为、高通、沃达丰主导的NB-CloT建议以及爱立信、诺基亚主导的NB-LTE建议融合而成，其中NB-CIoT的成分要更多一些，换句话说就是华为和高通在NB-IoT领域所拥有的核心专利数量更多。
1 B, @% x1 y; @1 m6 z+ F7 @　　NB-IoT关键知识点9 g6 G; c: e2 U3 D; X( f( ?- K' ~; J
. ]" |  f' m7 k: e* Q　　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。( S7 m  H+ q% _% S( q+ v
2 ~1 ]4 e% U) ^  @* L　　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。比如NB-IoT沿用LTE定义的频段号，Release 13为NB-IoT指定了14个频段。
; x* y* o7 N; M1 G. D　　NB-IoT的多址技术，上行采用SC-FDMA，下行采用OFDMA;下行发射功率为43dBm, 上行为23dBm。调制方式以QPSK和BPSK为主。
6 C2 a4 q9 [1 I# S& }　　Release 13 NB-IoT仅支持FDD半双工type-B模式，FDD意味着上行和下行在频率上分开，半双工意味着UE不会同时处理接收和发送。- D/ S0 y  y! t3 b+ X( b
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　　CIoT接入网架构图

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　　CIoT的接入网构架与LTE一样，没有改变。eNB同样是通过S1接口连接到MME(Mobility Management Entity)和S-GW(Serving GateWay)。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。7 k9 N) i" U$ C  `
& k. _! R) h9 @% v0 T9 ~　　NB-IoT如何实现低功耗  R0 I& _" H6 |3 \. ^
( t- n, u/ d" N　　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。2 [6 N' B6 ^3 k
- Z! |- z" `8 @- r3 K　　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。
; L, u8 B4 b& O, A: V1 d　　另外eDRX省电技术延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少信号接收单元不必要的启动。总的来说，这些措施就是让终端的睡眠时间更多，睡眠质量更好，从而功耗也就更低。
, X' d7 B/ o/ u" y. N　　NB-IoT如何部署
: g6 y& x3 j1 U7 Y/ ~　　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。NB-IoT有以下三种可能的部署方式：
　　1)独立部署(Stand alone operation)1 K  Q; T+ u$ T% B
2 x3 E% R1 K4 T" H. Q" x　　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。5 A+ z: Y& U% F
4 f5 e; T! u3 V* T( D, l. E　　2)保护带部署(Guard band operation)
5 ^! c1 y$ [# D6 G& [, q　　适用于LTE频段。利用LTE频段边缘的保护频带来部署NB-IoT。6 k  E/ y$ C/ X! R
　　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。+ ]& f5 o  m8 P8 _% Z: b  s
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　　NB-IoT的应用- g8 ~* _1 i3 `- M& Y; F$ _
/ {9 b- P/ `/ t( \# J　　对于远距离高速数据传输，LTE网络以及未来的5G网络可以满足这方面的需求;而对于远距离低速数据传输，特别是非实时低频次数据传输，则是NB-IoT系统的用武之地。
　　NB-IoT非常适合应用于无线抄表(Metering)、传感跟踪(Sensor Tracking)这些领域，通过物联网技术在这些领域的实施，可以大大降低管理成本，让网络管理者可以随时掌握各种运营数据。

　　随着三大运营商在国内积极推进NB-IoT网络的基础设施建设，以及NB-IoT芯片的成本降低，我们将会看到越来越多NB-IoT的应用落地。
( ?- t" f$ O, r: }, D- ^7 O　　虽然NB-IoT技术面临着像LoRa技术的竞争，但在国内，我相信NB-IoT技术一定会成为物联网领域的最主流技术。

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