NB-IoT技術到底是什么?

最近三大運營商和媒體都在談論NB-IoT，究竟這項技術為什么這么受關注，這個技術究竟能用來干什么?這篇文章讓您在5分鐘之內看懂NB-IoT。

　　NB-IoT是什么

　　為了應對日漸強烈的物聯網需求，于是國際移動通信標準化組織3GPP決定制訂一個新的蜂窩物聯網(CIOT：Cellular Internet of Thing)的標準。

　　這個新標準要實現四個目標：

　　超強覆蓋，相對于原來GPRS系統，增加20dB的信號增益

　　超低功耗，終端節點要能達到10年的電池壽命

　　超低成本，終端芯片的目標定價為1美元，模塊定價為2美元

　　超大連接，200kHz小區容量可達100k用戶設備

　　針對這些目標，很多通信公司及運營商都提出了自己設計的空中接口的建議方案，希望被3GPP標準化組織采納為正式標準。在2015年9月的RAN #69會議上，經過一番激烈PK，最終確定了蜂窩物聯網的空中接口方案為NB-IoT。

　　這個NB-IoT空口標準是由華為、高通、沃達豐主導的NB-CloT建議以及愛立信、諾基亞主導的NB-LTE建議融合而成，其中NB-CIoT的成分要更多一些，換句話說就是華為和高通在NB-IoT領域所擁有的核心專利數量更多。

　　NB-IoT關鍵知識點

　　NB-IoT是一個空中接口標準，這個標準主要是在終端與基站eNB之間的約定，包括物理層與數據鏈路層的一些設計規定。

　　考慮到與LTE的兼容性，NB-IoT標準與LTE的空口標準有很多相同或相似之處。比如NB-IoT沿用LTE定義的頻段號，Release 13為NB-IoT指定了14個頻段。

　　NB-IoT的多址技術，上行采用SC-FDMA，下行采用OFDMA;下行發射功率為43dBm, 上行為23dBm。調制方式以QPSK和BPSK為主。

　　Release 13 NB-IoT僅支持FDD半雙工type-B模式，FDD意味著上行和下行在頻率上分開，半雙工意味著UE不會同時處理接收和發送。

　　CIoT接入網架構圖

　　CIoT的接入網構架與LTE一樣，沒有改變。eNB同樣是通過S1接口連接到MME(Mobility Management Entity)和S-GW(Serving GateWay)。如果要說CIoT接入網與LTE有何不同，那就是S1接口上傳送的是NB-IoT消息和數據。

　　NB-IoT如何實現低功耗

　　NB-IoT比起GPRS來說，最大的特點是低功耗。除了本身NB-IoT的傳輸速率比較低以外，NB-IoT引入了eDRX省電技術和PSM省電模式，也是省電的主要原因。

　　在PSM模式下，NB-IoT終端仍舊注冊在網，但不接受信令，從而使終端更長時間駐留在深睡眠以達到省電的目的。

　　另外eDRX省電技術延長終端在空閑模式下的睡眠周期，減少信號接收單元不必要的啟動。總的來說，這些措施就是讓終端的睡眠時間更多，睡眠質量更好，從而功耗也就更低。

　　NB-IoT如何部署

　　NB-IoT占用180KHz帶寬，這與在LTE幀結構中一個資源塊的帶寬是一樣的。NB-IoT有以下三種可能的部署方式：

　　1)獨立部署(Stand alone operation)

　　適用于重耕GSM頻段。GSM的信道帶寬為200KHz，這對NB-IoT 180KHz的帶寬足夠了，兩邊還留出來10KHz的保護間隔。

　　2)保護帶部署(Guard band operation)

　　適用于LTE頻段。利用LTE頻段邊緣的保護頻帶來部署NB-IoT。

　　3)帶內部署(In-band operation)

　　適用于LTE頻段。直接利用LTE載波中間的資源塊來部署NB-IoT。

　　NB-IoT的應用

　　對于遠距離高速數據傳輸，LTE網絡以及未來的5G網絡可以滿足這方面的需求;而對于遠距離低速數據傳輸，特別是非實時低頻次數據傳輸，則是NB-IoT系統的用武之地。

　　NB-IoT非常適合應用于無線抄表(Metering)、傳感跟蹤(Sensor Tracking)這些領域，通過物聯網技術在這些領域的實施，可以大大降低管理成本，讓網絡管理者可以隨時掌握各種運營數據。

　　隨著三大運營商在國內積極推進NB-IoT網絡的基礎設施建設，以及NB-IoT芯片的成本降低，我們將會看到越來越多NB-IoT的應用落地。

　　雖然NB-IoT技術面臨著像LoRa技術的競爭，但在國內，我相信NB-IoT技術一定會成為物聯網領域的最主流技術。