物联网的无线通信技术

物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网），即广域网通信技术。LPWA又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

 

按照网络传输速率分类，如图。

 

由上图可知，高速率业务主要使用3G、4G技术；中等速率业务主要使用GPRS技术。低速率业务目前还没有很好的蜂窝技术来满足，而它却有着丰富多样的应用场景，很多情况下只能使用GPRS技术勉力支撑。

所以基于对对蜂窝物联网这一趋势和需求的敏锐洞察，2013年初，华为与业内有共识的运营商、设备厂商、芯片厂商一起开展了广泛而深入的需求和技术研讨，并迅速达成了推动窄带蜂窝物联网产业发展的共识，NB-IoT研究正式开始。NB-IoT标准具体演变历史是怎样的？你接着往下看。

NB-IoT标准演变历史
2013年初，华为与相关业内厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展，并起名为LTE-M（LTE for Machine to Machine）。在LTE-M的技术方案选择上，当时主要有两种思路：一种是基于现有GSM演进思路；另一种是华为提出的新空口思路，当时名称为NB-M2M。

 

2014年5月，由沃达丰，中国移动，Orange，Telecom Italy，华为，诺基亚等公司支持的SI “Cellular System Support for UltraLow Complexity and Low Throughput Internet of Things” 在3GPP GERAN工作组立项，LTE-M的名字演变为Cellular IoT，简称CIoT。

 

2015年4月，PCG（Project Coordination Group）会议上做了一件重要的决定：CIoT在GERAN做完SI之后，WI阶段要到RAN立项并完成相关协议。

2015年5月，华为和高通在共识的基础上，共同宣布了一种融合的解决方案，即上行采用FDMA多址方式，下行采用OFDM多址方式，融合之后的方案名字叫做NB-CIoT（Narrow Band Cellular IoT）。

 

2015年8月10日，在GERAN SI阶段最后一次会议，爱立信联合几家公司提出了NB-LTE（Narrow Band LTE）的概念。

 

2015年9月，RAN#69次会议上经过激烈讨论，各方最终达成了一致，NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演进到了NB-IoT（Narrow Band IoT）。

 

2016年6月16日，NB-IoT R核心协议在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四个工作组均已冻结。性能规范在3GPP RAN4工作组，计划在9月份结束。性能规范NB-IoT与eMTC同时进行，计划同时完成。

 

NB-IoT解决方案的实际应用展示
下面介绍几个NB-IoT相关应用，让你更加深刻的了解它的含义。

 
（1）华为/中国联通的NB-IoT智能停车解决方案：基于华为NB-IoT模块推出的这套智能停车系统将能实现预定、转租停车位等功能，低功耗和高穿透能力使得这个方案更具可靠性。目前该停车系统已经在上海迪士尼试商用。

 

 

（2）中兴通讯/中国移动的智能井盖：该方案通过全方位监管井盖状态，在井盖被打开、移位等情况下，可实现及时警告。NB-IoT技术具有的低成本、广覆盖、低功率、大连接等特征，能有效提高智能井盖监控系统的覆盖区域，消除覆盖死角，降低建设维护成本。

 

（3）中国移动/爱立信/英特尔的环境检测应用：采用了英特尔最新的NB-IoT芯片（XMM7115），可以实时监测到环境的PM值、温度、湿度、光感亮度等。

 

 

NB-IoT发展与挑战
首先说一下NB-IoT解决方案的优势与价值：1，覆盖广且深：比GPRS覆盖增强20dB+；2，低功耗：基于AA电池，使用寿命可超过10年；3，低成本；4，大连接：50k+用户容量/200kHz小区。

 

NB-IoT技术的凭借着以上优势吸引了全球主流运营商和设备商的亲睐，随着标准的冻结，在今年9月份NB-IoT将会迎来商用。据相关报道，中国联通计划今年底明年初推进重点城市的NB-IoT的商用部署。此外，工信部也在4月召开了窄带IoT工作推进会，欲在年底建设基于NB-IoT标准的规模外场实验。据相关市场调查，今年年底全球将有50家主流运营商支持NB-IoT，NB-IoT未来将覆盖物联网联接的1/4，到2020年M2M设备可达到70亿个连接数。

 

NB-IoT作为一个全新标准的技术，受到来自Sigfox和LoRa技术的竞争压力（产业链较为成熟，商业化应用较早）。不过Sigfox和LoRa属于非授权频段，不被运营商和设备商看好。尽管NB-IoT市场前景广阔，但火热背后也存在着价格战。NB-IoT成本极低，大规模应用下成本将降至1美元，目前单个连接模块还停留在5美元。而蓝牙、Thread、ZigBee三种标准的芯片价格在2美元左右，仅支持其中一种标准的芯片价格还不到1美元，这种价格差距让企业思考NB-IoT时不得不考虑成本优势问题，虽然运营商正在积极推动，最终要真正实现技术的产品化还有很长的一段路要走。