物聯網的無線通訊技術

物聯網的無線通訊技術很多，主要分為兩類：一類是Zigbee、WiFi、藍芽、Z-wave等短距離通訊技術；另一類是LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網路），即廣域網路通訊技術。LPWA又可分為兩類：一類是工作於未授權頻譜的LoRa、SigFox等技術；另一類是工作於授權頻譜下，3GPP支援的2/3/4G蜂窩通訊技術，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

 

按照網路傳輸速率分類，如圖。

 

由上圖可知，高速率業務主要使用3G、4G技術；中等速率業務主要使用GPRS技術。低速率業務目前還沒有很好的蜂窩技術來滿足，而它卻有著豐富多樣的應用情境，很多情況下只能使用GPRS技術勉力支撐。

所以基於對對蜂窩物聯網這一趨勢和需求的敏銳洞察，2013年初，華為與業內有共識的電訊廠商、裝置廠商、晶片廠商一起開展了廣泛而深入的需求和技術研討，並迅速達成了推動窄帶蜂窩物聯網產業發展的共識，NB-IoT研究正式開始。NB-IoT標準具體演變曆史是怎樣的。你接著往下看。

NB-IoT標準演變曆史
2013年初，華為與相關業內廠商、電訊廠商展開窄帶蜂窩物聯網發展，並起名為LTE-M（LTE for Machine to Machine）。在LTE-M的技術方案選擇上，當時主要有兩種思路：一種是基於現有GSM演化思路；另一種是華為提出的新空口思路，當時名稱為NB-M2M。

 

2014年5月，由沃達豐，中國移動，Orange，Telecom Italy，華為，諾基亞等公司支援的SI “Cellular System Support for UltraLow Complexity and Low Throughput Internet of Things” 在3GPP GERAN工作群組立項，LTE-M的名字演變為Cellular IoT，簡稱CIoT。

 

2015年4月，PCG（Project Coordination Group）會議上做了一件重要的決定：CIoT在GERAN做完SI之後，WI階段要到RAN立項並完成相關協議。

2015年5月，華為和高通在共識的基礎上，共同宣布了一種融合的解決方案，即上行採用FDMA多址方式，下行採用OFDM多址方式，融合之後的方案名字叫做NB-CIoT（Narrow Band Cellular IoT）。

 

2015年8月10日，在GERAN SI階段最後一次會議，愛立信聯合幾家公司提出了NB-LTE（Narrow Band LTE）的概念。

 

2015年9月，RAN#69次會議上經過激烈討論，各方最終達成了一致，NB-CIoT和NB-LTE兩個技術方案進行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演化到了NB-IoT（Narrow Band IoT）。

 

2016年6月16日，NB-IoT R核心協議在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四個工作群組均已凍結。效能規範在3GPP RAN4工作群組，計劃在9月份結束。效能規範NB-IoT與eMTC同時進行，計劃同時完成。

 

NB-IoT解決方案的實際應用展示
下面介紹幾個NB-IoT相關應用，讓你更加深刻的瞭解它的含義。

 
（1）華為/中國聯通的NB-IoT智能停車解決方案：基於華為NB-IoT模組推出的這套智能停車系統將能實現預定、轉租停車位等功能，低功耗和高穿透能力使得這個方案更具可靠性。目前該停車系統已經在上海迪士尼試商用。

 

 

（2）中興通訊/中國移動的智能井蓋：該方案通過全方位監管井蓋狀態，在井蓋被開啟、移位等情況下，可實現及時警告。NB-IoT技術具有的低成本、廣覆蓋、低功率、大串連等特徵，能有效提高智能井蓋監控系統的覆蓋地區，消除覆蓋死角，降低建設維護成本。

 

（3）中國移動/愛立信/英特爾的環境檢測應用：採用了英特爾最新的NB-IoT晶片（XMM7115），可以即時監測到環境的PM值、溫度、濕度、光感亮度等。

 

 

NB-IoT發展與挑戰
首先說一下NB-IoT解決方案的優勢與價值：1，覆蓋廣且深：比GPRS覆蓋增強20dB+；2，低功耗：基於AA電池，使用壽命可超過10年；3，低成本；4，大串連：50k+使用者容量/200kHz小區。

 

NB-IoT技術的憑藉著以上優勢吸引了全球主流電訊廠商和裝置商的親睞，隨著標準的凍結，在今年9月份NB-IoT將會迎來商用。據相關報道，中國聯通計劃今年底明年初推進重點城市的NB-IoT的商用部署。此外，工信部也在4月召開了窄帶IoT工作推進會，欲在年底建設基於NB-IoT標準的規模外場實驗。據相關市場調查，今年年底全球將有50家主流電訊廠商支援NB-IoT，NB-IoT未來將覆蓋物聯網聯結的1/4，到2020年M2M裝置可達到70億個串連數。

 

NB-IoT作為一個全新標準的技術，受到來自Sigfox和LoRa技術的競爭壓力（產業鏈較為成熟，商業化應用較早）。不過Sigfox和LoRa屬於非授權頻段，不被電訊廠商和裝置商看好。儘管NB-IoT市場前景廣闊，但火熱背後也存在著價格戰。NB-IoT成本極低，大規模應用下成本將降至1美元，目前單個串連模組還停留在5美元。而藍芽、Thread、ZigBee三種標準的晶片價格在2美元左右，僅支援其中一種標準的晶片價格還不到1美元，這種價格差距讓企業思考NB-IoT時不得不考慮成本優勢問題，雖然電訊廠商正在積極推動，最終要真正實現技術的產品化還有很長的一段路要走。