刘眷燕

摘要 物联网技术是最近几年才兴起的一项基于信息网络的通信网络技术，也是当今世界步入信息化社会的最有力证明，并已经广泛应用于许多关键的领域，获得人们普遍的认可和接受。本文基于物联网技术的发展情况，重点针对窄带物联网技术做以深入的分析，对该技术在实际生活中的具体应用，有很强的实用性和参考价值。

【关键词】窄带 物联网技术 探讨

1 物联网技术概述

物联网技术不单是指一项技術，而是许多通信技术的统称，因为它们在功能上的相似性，都被统一划归到物联网技术的范畴。一般情况下，人们会根据传输的距离对物联网技术进行分类，大体可分两类：

（1）短距离物联网技术，包括我们所熟知的Wi-Fi和蓝牙技术，这种短距离物联网技术广泛用于智能家居等领域。

（2）低功耗的广域网系统，比如智能化电子抄表系统就属于这个范畴。

窄带物联网技术起源于2014，当年5月，华为及沃达丰公司在共同的研究中首次提出了NB-M2M技术，就在同一年，高通公司也正式发布窄带正交频技术。这两项技术在第二年被统一合并成为新的一项通信技术，即NB-CIoT。而就在7月，爱立信公司也提出与此类似的NB-LTE技术方案。当年9月，经过激烈的讨论之后，最终把两项技术：NB-CIoT和NB-LTE做以进一步的融合处理，并将新技术命名作NB-IoT，而这个NB-IoT技术，其就是现在我们所说的窄带物联网技术。

窄带物联网技术在2016年6月RAN全会上成为一项非常重要的课题，获得广泛的关注。最终，该技术执行的3GPP协议及其相关的标准和内容获得正式批准，这也宣告了窄带物联网技术的正式登场，为后继的应用和发展奠定了坚实的基础。

2 窄带物联网技术的特性

与其他物联网技术相比，窄带物联网技术有着自己独特的技术性能，在不同的应用领域获得更多的应用发展空间。具体来说，窄带物联网技术的特性表现在如下的4个方面。

2.1 灵活部署有助于对频带的成分利用

窄带物联网技术可支持3种主要的部署方式：独立部署、保护带部署、带内部署。当进行独立部署时，用户能利用网络提供的单独频率使用范围的频带，比较适合于采用GSM重耕频段的通信使用。对于保护带部署，用户可通过LTE系统中那些无用边缘频带范围，实现对频带的最高效利用。当执行带内部署时，用户通过LTE载波中任意资源块进行信息传输，此时，NB-IoT可实现无限趋近LTE频带内的资源块，为防止电磁干扰，窄带物联网3GPP协议明确NB-IoT信号以及LTE信号的功率密度不允许大于6dB。

2.1.1 覆盖范围增强导致低时延的情况

按照TR42.120系统的数据仿真结果，可得出独立部署下，窄带物联网的覆盖能力也能达到164dB的强度，对于带内部署以及保护带部署的情况，目前还没有相关的仿真模拟测试。为达到增强覆盖范围的目标，窄带物联网技术运用低阶调制和重传等措施。当耦合信号的损耗达到158 dB的情况下，若此时能够提供稳定的信息传输性能，因为需要将大量的数据进行重传处理，这将造成时延不同程度的增加，TR42.120系统的仿真测试中，对于报告异常的业务环境、确保99%以上的可靠性、不一致耦合损耗条件下的实际时延问题。就目前的情况，3GPP IoT协议预设的合理时延取作lOs，但在实际工作中也可支持系统保有更低的时延状态，经验测试值大概6s上下。

2.1.2 不具备连接态移动性的支持管理

窄带物联网技术最初的设计目的就是要适应移动性要求不高的应用环节，这样就可以对复杂的终端进行简化，进而促进了终端功耗的进一步下降，在Rel-13中窄带物联网技术将对连接态的入网设备移动管理不会形成实质的支持，这些方面主要包括连接状态的测量及其相应的质量报告等内容。

2.1.3 更低的功耗

窄带物联网技术通过采用节电模式以及非连续超长接收这两种方式，实现了设备更长的待机时间设计目标。而PSM通信技术属于Rel-12协议中新出现的技术内容，在该工作模式下，用户终端还可以网上注册，但实际上其信息和指令是无法送达的，这样可以让终端有更多时间处于深睡眠状态，以实现省电目标。窄带物联网技术的节能目标体现在对于那些比较典型的低频次和低速率的业务类型，实现该省电目标的等容量电池，其预期的使用寿命至少要达到超过10年的目标。

2.2 窄带物联网技术标准的实际应用

在实际应用领域，窄带物联网技术标准具备4个比较显著的特点：

（1）覆盖面积广，该技术可以改进数据传播在室内的覆盖质量，同频段下，窄带物联网技术要比目前主流通信技术的网络信号增益超过20dB，实际覆盖的面积也可以扩大100倍。

（2）提供海量数据连接的支持能力，窄带物联网技术的一个工作扇区就可以支持超过10万个客户端的连接请求。

（3）更低的运行功耗，窄带物联网技术的终端模块其理论待机时长可以满足10年以上的标准。

（4）更低的制造成本，企业级别的单独连接模块其均价低于5美元。

基于窄带物联网技术特性的考虑，该技术的优势非常明显，完全符合各种对于低功耗、深覆盖、大容量需求的低速率通信业务。因为窄带物联网的移动性功能较差，所以适合一些静态的业务领域，或者非连续性移动状态下实时进行数据传输的业务环境。作为窄带物联网技术的发起者，华为公司己联合多家运营商在许多国家完成包括智能水表、停车、垃圾箱等业务功能的验证，对智能化城市的建设有非常大的支持作用。沃达丰公司与华为一起在2015年底完成了窄带物联网技术的首个商用项目测试，将窄带物联网技术成功整合进沃达丰已经使用的移动信息网络，有效地解决了存在的信号覆盖以及过大功耗等一系列问题。

2.3 窄带物联网技术所面临的问题和挑战

窄带物联网技术比传统意义上的物联网技术有着非常明显的优势，但同时也还有其技术上的局限性问题，有待今后的研究中得到很好地解决。按照对典型通信业务建模的仿真模拟测试结果，单独小区能够支持超过10万个窄带物联网技术的终端申请接入。但同时，这种依靠中心进行网络实时管理的运作方式，会导致时间过长的插询等待周期，而就物联网技术这种类型的高密度数据信息网络而言，这种中心管理的方式未必适合，进行以此查询的时间，其造成的成本非常可能让整个系统无法承受。更好的选择是采用分层设计模式，这样运作起来会有更高的执行效率。

3 结束语

综上所述，窄带物联网技术是一种新型的物联网技术，其具备一些非常优异的性能，比如，它的覆盖面积更大，它的节能效果更好等，但同时，其也要受到一定的技术局限，这也使得其在具体的应用中表现有待提高。考虑到该技术只是最近两年才出现的新技术，随着各个技术难题被不断克服，窄带物联网技术必然会有一个非常广阔的发展空间。

参考文献

[1]黄文超.NB-IoT低速率窄带物联网通信技术现状及发展趋势[J].电子测试，2017，5.

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[3]何佳，试论NB-IoT低速率窄带物联网通信技术的现状及发展趋势[J].中国新通信，2017 （05）.