5分鐘看懂NB-IoT技術(shù)

　　最近三大運(yùn)營(yíng)商和媒體都在談?wù)揘B-IoT，究竟這項(xiàng)技術(shù)為什么這么受關(guān)注，這個(gè)技術(shù)究竟能用來(lái)干什么?這篇文章讓您在5分鐘之內(nèi)看懂NB-IoT。

　　NB-IoT是什么

　　為了應(yīng)對(duì)日漸強(qiáng)烈的物聯(lián)網(wǎng)需求，于是國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP決定制訂一個(gè)新的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(CIOT：Cellular Internet of Thing)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)要實(shí)現(xiàn)四個(gè)目標(biāo)：

　　超強(qiáng)覆蓋，相對(duì)于原來(lái)GPRS系統(tǒng)，增加20dB的信號(hào)增益

　　超低功耗，終端節(jié)點(diǎn)要能達(dá)到10年的電池壽命

　　超低成本，終端芯片的目標(biāo)定價(jià)為1美元，模塊定價(jià)為2美元

　　超大連接，200kHz小區(qū)容量可達(dá)100k用戶設(shè)備

　　針對(duì)這些目標(biāo)，很多通信公司及運(yùn)營(yíng)商都提出了自己設(shè)計(jì)的空中接口的建議方案，希望被3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織采納為正式標(biāo)準(zhǔn)。在2015年9月的RAN #69會(huì)議上，經(jīng)過(guò)一番激烈PK，最終確定了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的空中接口方案為NB-IoT。

　　這個(gè)NB-IoT空口標(biāo)準(zhǔn)是由華為、高通、沃達(dá)豐主導(dǎo)的NB-CloT建議以及愛立信、諾基亞主導(dǎo)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(shuō)就是華為和高通在NB-IoT領(lǐng)域所擁有的核心專利數(shù)量更多。

　　NB-IoT關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)

　　NB-IoT是一個(gè)空中接口標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要是在終端與基站eNB之間的約定，包括物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的一些設(shè)計(jì)規(guī)定。

　　考慮到與LTE的兼容性，NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)與LTE的空口標(biāo)準(zhǔn)有很多相同或相似之處。比如NB-IoT沿用LTE定義的頻段號(hào)，Release 13為NB-IoT指定了14個(gè)頻段。

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

　　Release 13 NB-IoT僅支持FDD半雙工type-B模式，F(xiàn)DD意味著上行和下行在頻率上分開，半雙工意味著UE不會(huì)同時(shí)處理接收和發(fā)送。

　　CIoT接入網(wǎng)架構(gòu)圖

　　CIoT的接入網(wǎng)構(gòu)架與LTE一樣，沒(méi)有改變。eNB同樣是通過(guò)S1接口連接到MME(Mobility Management Entity)和S-GW(Serving GateWay)。如果要說(shuō)CIoT接入網(wǎng)與LTE有何不同，那就是S1接口上傳送的是NB-IoT消息和數(shù)據(jù)。

　　NB-IoT如何實(shí)現(xiàn)低功耗

　　NB-IoT比起GPRS來(lái)說(shuō)，最大的特點(diǎn)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(shù)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(cè)在網(wǎng)，但不接受信令，從而使終端更長(zhǎng)時(shí)間駐留在深睡眠以達(dá)到省電的目的。

　　另外eDRX省電技術(shù)延長(zhǎng)終端在空閑模式下的睡眠周期，減少信號(hào)接收單元不必要的啟動(dòng)?？偟膩?lái)說(shuō)，這些措施就是讓終端的睡眠時(shí)間更多，睡眠質(zhì)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(jié)構(gòu)中一個(gè)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(dú)立部署(Stand alone operation)

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

　　2)保護(hù)帶部署(Guard band operation)

　　適用于LTE頻段。利用LTE頻段邊緣的保護(hù)頻帶來(lái)部署NB-IoT。

　　3)帶內(nèi)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(lái)部署NB-IoT。

　　NB-IoT的應(yīng)用

　　對(duì)于遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸，LTE網(wǎng)絡(luò)以及未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)可以滿足這方面的需求;而對(duì)于遠(yuǎn)距離低速數(shù)據(jù)傳輸，特別是非實(shí)時(shí)低頻次數(shù)據(jù)傳輸，則是NB-IoT系統(tǒng)的用武之地。

　　NB-IoT非常適合應(yīng)用于無(wú)線抄表(Metering)、傳感跟蹤(Sensor Tracking)這些領(lǐng)域，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這些領(lǐng)域的實(shí)施，可以大大降低管理成本，讓網(wǎng)絡(luò)管理者可以隨時(shí)掌握各種運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。

　　隨著三大運(yùn)營(yíng)商在國(guó)內(nèi)積極推進(jìn)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及NB-IoT芯片的成本降低，我們將會(huì)看到越來(lái)越多NB-IoT的應(yīng)用落地。

　　雖然NB-IoT技術(shù)面臨著像LoRa技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，但在國(guó)內(nèi)，我相信NB-IoT技術(shù)一定會(huì)成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的最主流技術(shù)。