張力

摘要：當(dāng)前廣域網(wǎng)低功耗通信分為兩大類技術(shù)，一類是采用授權(quán)頻段上的蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，另一類是采用非授權(quán)頻段上的低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。本文將從多方位解讀屬于第一類的NB-IoT技術(shù)。

關(guān)鍵詞：NB-IoT；物聯(lián)網(wǎng)；低功耗廣域網(wǎng)

中圖分類號：TN915.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）11-0026-01

1 NB-IoT的概述

“物物互聯(lián)”的時(shí)代正以極其迅速的腳步走進(jìn)我們的生活，而數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸是實(shí)現(xiàn)物與物相聯(lián)的基本條件。由于多數(shù)情況下都采用3G、4G和GPRS技術(shù)來完成傳輸數(shù)據(jù)，造成使用成本居高不下，影響了物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的普及度，所以NB-IoT技術(shù)為順應(yīng)市場的需要誕生了。NB-IoT（Narrowband Internet of Thing，窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)采用了超窄帶、重復(fù)傳輸、精簡網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等原理，并通過犧牲一定速率、時(shí)延和移動(dòng)性能，去獲取面向低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的承載能力。

該技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

海量接入：相同基站覆蓋條件下，NB-IoT技術(shù)是其它無線技術(shù)接入數(shù)的50至100倍，每個(gè)扇區(qū)可以保證接入10萬個(gè)終端。

功耗較低：在針對許多使用電池供電的設(shè)備和場合，NB-IoT的低功耗特性可以保證設(shè)備續(xù)航時(shí)間，從幾個(gè)月大幅提升到幾年，因此大大降低了頻繁更換電池帶來的不便。

覆蓋超強(qiáng)：NB-IoT的覆蓋能力是LTE的100倍。這樣不僅可以滿足地廣人稀地區(qū)的大范圍覆蓋需求，同樣適用于對深度覆蓋有要求的地下應(yīng)用。

成本低廉：由于采用授權(quán)頻段上的蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，NB-IoT無需重新建網(wǎng)，射頻和天線也基本上都可以復(fù)用。再加上NB-IoT低功耗、低帶寬和低速率的特性，同樣降低了芯片和模組成本。

2 NB-IoT的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

2017年6月6日《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）建設(shè)發(fā)展的通知（工信廳通信函[2017]351號） 》頒布了，從而正式宣告了NB-IoT時(shí)代的來臨。由于NB-IoT的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈比較龐大，所以需要從縱向產(chǎn)業(yè)鏈和橫向技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)維度進(jìn)行分析。

縱向來看，從“芯片、模組、終端、運(yùn)營商、應(yīng)用”的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片在當(dāng)中處于基礎(chǔ)核心地位，現(xiàn)在像華為、Intel、高通、MTK等主流的芯片廠商都有支持NB-IoT技術(shù)的計(jì)劃。例如華為已有芯片的測試樣片；Intel和MTK的芯片都將在2018年上半年發(fā)布；高通開發(fā)了支持NB-IoT和eMTC雙模的芯片。除此之外運(yùn)營商的推動(dòng)作用也至關(guān)重要。中國聯(lián)通在900MHz和1800MHz頻段部署了用于NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)。目前正推進(jìn)北京、上海、廣州等重點(diǎn)城市的NB-IoT商用部署，計(jì)劃在2018年開始推進(jìn)全國范圍內(nèi)的商用部署。中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)開放平臺在2017年11月實(shí)現(xiàn)完成了NB-IoT設(shè)備的接入，成為全國首家實(shí)現(xiàn)NB-IoT場景解決方案的物聯(lián)網(wǎng)平臺。中國電信2017年開始重耕800MLTE網(wǎng)絡(luò)部署NB-IoT。并且在智能交通、能源制造、智慧物流、安防監(jiān)控、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域成功開展了多個(gè)NB-IoT應(yīng)用的外場測試及試商用。

橫向來看，物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)主要分為兩類：一類是藍(lán)牙、WiFi、Z-wave、Zigbee等短距離通信技術(shù)。但這類技術(shù)傳輸速率較慢，傳輸范圍較小，并且功耗，設(shè)備成本高，應(yīng)對不了多終端、高密度、低功耗的需求；另一類是低功耗廣域網(wǎng)。它又可分為兩部分：一部分是工作于未授權(quán)頻譜的LoRa、SigFox等技術(shù)。這類技術(shù)采用自定義非標(biāo)，很難被運(yùn)營商青睞；另一部分是工作于授權(quán)頻譜下的2G、3G、4G蜂窩通信技術(shù)，比如NB-IoT、eMTC、EC-GSM-IoT等。這些技術(shù)基本都在3GPP這類國際標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)定義。伴隨著5G技術(shù)來臨，NB-IoT必將是物聯(lián)網(wǎng)期待已久的強(qiáng)大蜂窩通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)然NB-IoT也存在著許多自身局限性。從成本考慮，現(xiàn)在僅支持藍(lán)牙或ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的芯片價(jià)格都不到1美元。但NB-IoT的模組成本還維持在5至10美元，這種價(jià)格上的巨大差距讓企業(yè)在部署NB-IoT時(shí)一定會考慮成本優(yōu)勢問題。而在芯片模組、通訊設(shè)備和運(yùn)營平臺環(huán)節(jié)，前述各大主流廠商占據(jù)了市場絕大多數(shù)份額，所以說未來NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的商用普及仍將集中在巨頭手中，市場集中度非常高。

3 NB-IoT的市場應(yīng)用

目前比較成熟的NB-IoT技術(shù)解決方案主要是在智慧城市方向上的應(yīng)用。下面通過幾個(gè)NB-IoT相關(guān)應(yīng)用的案例，讓大家加深了解它的價(jià)值。

智能井蓋：城市井蓋有分布廣，數(shù)量大的特點(diǎn)。目前，市政井蓋的管理主要還是靠人工巡檢，由于缺乏時(shí)效性，無法在井蓋出現(xiàn)異常時(shí)迅速處理，造成潛在危險(xiǎn)。中國移動(dòng)的NB-IoT智能井蓋方案通過實(shí)時(shí)監(jiān)測井蓋的各種狀態(tài)信息，并查看井蓋在所轄區(qū)內(nèi)的位置和基本屬性信息，可調(diào)用導(dǎo)航功能，引導(dǎo)維護(hù)人員到指定的井蓋現(xiàn)場。

智能交通：中國聯(lián)通目前已經(jīng)在上海迪士尼試商用了NB-IoT智能停車解決方案，該方案可實(shí)現(xiàn)預(yù)定、轉(zhuǎn)租停車位的功能，解決了車主停車難的困擾，實(shí)現(xiàn)了對停車資源的高效管理。而ofo與中國電信合作開發(fā)的NB-IoT技術(shù)共享單車解決方案，在長沙已經(jīng)的到了應(yīng)用，該方案比傳統(tǒng)蜂窩技術(shù)支撐手機(jī)開鎖及定位服務(wù)功能的網(wǎng)絡(luò)成本便宜很多，低廉的成本也同時(shí)保障了低廉的租費(fèi)。

智能抄表：傳統(tǒng)智能表技術(shù)主要包括IC卡、無線遠(yuǎn)傳和光電直讀三種，它們有著耗電量大且硬件維護(hù)頻繁、設(shè)備成本高且對應(yīng)用環(huán)境要求高、布線成本高的缺點(diǎn)。NB-IoT技術(shù)剛好可以有效克服上述問題，而且NB-IoT對于需要低速率、高頻率數(shù)據(jù)通信的智能抄表業(yè)務(wù)是非常適合的。并且智能表通常安裝在人口稠密地區(qū)的固定地點(diǎn)，為運(yùn)營商部署網(wǎng)絡(luò)也帶來便利。

4 結(jié)語

未來物聯(lián)網(wǎng)通信方式肯定是多種多樣的，每種技術(shù)都會因?yàn)楦髯缘奶攸c(diǎn)有自身的市場價(jià)值，不會出現(xiàn)被任何一種技術(shù)獨(dú)占的局面。如今物與物的通信正逐漸興起，我有理由相信隨著NB-IoT商用的落地，必將開啟物物相聯(lián)的新領(lǐng)域和新時(shí)代。

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Abstract：At present， wide area network low-power communication is divided into two categories： one is using cellular network technology in authorized frequency band， and the other is using low-power Internet of Things technology in unlicensed frequency band. This article will be multi-directional interpretation of the first category of technology NB-IoT.

Key Words：NB-IoT；Internet of Things；low-power WANendprint