NB-IoT网络组成与实际应用详解

物联网技术作为新一代信息技术的代表，正以前所未有的速度融入我们的生活。NB-IoT（窄带物联网）作为一种低功耗、广域覆盖的物联网技术，越来越受到各界的关注。下面，让我们一起来了解一下NB-IoT的应用及发展趋势。
NB-IoT是一种基于蜂窝网络的窄带物联网技术，专注于低功耗广域网。它支持物联网设备在广域网的蜂窝数据连接，并可直接部署于LTE网络。NB-IoT技术具有广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特点，可在全球范围内广泛应用。
NB-IoT技术的应用领域十分广泛，涉及智慧城市、智能交通、环保、农业、消防等多个行业。在智慧城市建设中，NB-IoT技术可用于实现智能路灯、智能井盖、智能表计等应用。通过NB-IoT技术，可以实现路灯的自动化控制、井盖状态的实时监控、表计数据的远程采集等。在智能交通领域，NB-IoT技术可用于实现车辆监控、道路拥堵监测、交通安全预警等功能。在环保领域，NB-IoT技术可用于实现环境监测、污染源追踪、生态治理等应用。在农业领域，NB-IoT技术可用于实现农田灌溉、畜禽养殖、农产品溯源等应用。在消防领域，NB-IoT技术可用于实现火灾报警、消防设备监控、消防安全管理等功能。
随着5G时代的到来，NB-IoT技术将迎来更大的发展空间。5G网络具有高速率、低时延、大连接的特点，为NB-IoT技术提供了更优的传输环境。在未来，NB-IoT技术将在5G网络的支撑下，实现更广泛的应用场景，为人们的生活带来更多便利。
然而，NB-IoT技术的发展也面临着一些挑战。首先，NB-IoT技术标准尚未完全统一，不同地区的运营商、设备厂商可能采用不同的技术标准，这给NB-IoT设备的互联互通带来了困难。其次，NB-IoT技术的部署成本相对较高，这对运营商和设备厂商来说是一个挑战。此外，NB-IoT技术在实际应用中还需面对安全问题，如何确保物联网设备的安全性和数据的安全性，是NB-IoT技术发展的关键问题。
尽管如此，NB-IoT技术的优势仍然十分明显。低功耗、广域覆盖、低成本、大连接等特点，使得NB-IoT技术在物联网领域具有很大的竞争力。随着技术的不断成熟和成本的降低，NB-IoT技术将在更多领域得到应用，为人们的生活带来更多便利。
总之，NB-IoT技术作为一种具有广阔发展前景的物联网技术，正逐步走进我们的生活。在未来，NB-IoT技术将在5G网络的支撑下，实现更广泛的应用场景，为人们的生活带来更多便利。同时，我们也应关注NB-IoT技术发展过程中面临的挑战，共同努力推动NB-IoT技术的健康发展。

NB－IoT的全称是Narrow Band－Internet of Things，是基于蜂窝网络的窄带物联网技术，聚焦于低功耗广域网，支持物联网设备在广域网的蜂窝数据连接，可直接部署与LTE网络，可降低部署成本和实现平滑升级，是一种可在全球范围内广泛应用的一门物联网技术，他的特点可以概括为：广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特性。

NB－IOT，是基于3GPP组织定义的国际标准，可在全球范围内部署，基于授权频谱的运营、NB－IOT技术来源于电信运营商，通信设备商以及芯片设计商的共同努力，早期，华为和沃达丰主导了NB－M2M技术，高通等联合主导的NB－CIOT技术，以及MTK等主导的NB－LTE技术，其中，NB－LTE以及NB－CIOT等之间存在着较大差异，终端无法平滑升级，相关非标准基站也存在退网风险。最后从大局出发，把NB－CIOT以及NB－LTE等相关技术融合，最终形成了NB－IOT国际标准。标准化工作的完成使全球运营商有了基于标准化的物联网专有协议，同时也标志着NB－IOT进入模块化商用阶段，在5G商用前的节点期以及未来5G商用后的低成本、低速率市场，NB－IOT将有很大的空间。

NB－IOT网络由以下单元组成：

1、核心网：

为了将物联网数据发送给应用，蜂窝物联网（CIoT）在EPS定义了两种优化方案：分别如下：

CIoT EPS用户面功能优化（User PLANE CIoT EPS optimisation）

CIoT EPS控制面功能优化（Control Plane CIoT EPS optimisation）

对于CIoT EPS用户面功能优化，物联网数据传送方式和传统数据流量一样，在无线承载上发送数据，由SGW传送到PGW再到应用服务器。因此，这种方案在建立连接时会产生额外开销，不过，它的优势是数据包序列传送更快。

这一方案支持IP数据和非IP数据传送。

对于CIoT EPS控制面功能优化，上行数据从eNB（CIoT RAN）传送至MME，在这里传输路径分为两个分支：或者通过SGW传送到PGW再传送到应用服务器，或者通过SCEF（Service Capa－ bility Exposure Function）连接到应用服务器（CIoT Services），后者仅支持非IP数据传送。下行数据传送路径一样，只是方向相反，这一方案极适合非频发的小数据包传送。

2、接入网：

NB－IoT的接入网构架与LTE一样。

3、频段：

NB－IoT沿用LTE定义的频段号，Release 13为NB－IoT指定了14个频段

物联网的部署方式

1）独立部署（Stand alone operation）

适合用于GSM频段，GSM的信道带宽为200KHz，这刚好为NB－IoT 180KHz带宽辟出空间，且两边还有10KHz的保护间隔。

2）保护带部署（Guard band operation）

利用LTE边缘保护频带中未使用的180KHz带宽的资源块。

3）带内部署（In－band operation）

利用LTE载波中间的任何资源块。

NB－IoT占用180KHz带宽，这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是一样的。所以，以上三种部署方式成为可能。

NB－IOT应用场景：

随着物联网技术的不断成熟，物联网的不断商用，NB－IOT由于自身的特性，各种基于NB－IoT技术的应用案例在各个领域中逐渐涌现出来，智慧城市概念的提出，NB－IOT也在其中扮演着重要角色：比如

1：智能路灯：

城市中的每个路灯，都应实现自动化单元控制，具备依环境调光、遥控开关、参数监测、故障监测等功能。通过智能路灯系统可以进行多点控制、数据采集、等动态节点等功能，进而节约城市路灯的综合用电，节省人力物力。以及降低维护成本。

2：智能表计：

NB－IOT技术将助推智能表计的快速演进，这些智能表计在数据传输方面不需要任何中介环节，从仪表直达数据平台，所有的调试完全在后台服务器完成，方便直接管控和阶梯定价。关键在于NB－IOT是基于运营商的可运营网络。其信号比小无线更加稳定可靠。功耗更低。

3：智慧井盖：

通过内置的智能监控设备，平台可实时监测到井盖开合状态、井上路面积水、井下水位等情况，并进行动态分析。一旦出现异状、险情，比如井盖意外开了、井下水位超过预警值等，平台将自动将警情发送给管理人员，便于他们快速找到问题井盖的位置、及时处理，以防发生安全事故。此外，为了有效保护监测设备，每个智慧井盖还设有智能锁，非授权人员无法打开。

4：智能楼宇：智能锁

通过“NB－IoT智能门锁＋云平台＋大数据”有效解决了公寓管理中的多个难点痛点，租户办理入住时可一站式录入个人身份信息及指纹特征，随后云平台通过NB－IoT网络和加密算法下发到与租房合约匹配的智能锁上，租户即可凭身份证和指纹开锁，开锁记录同步到云平台用于加强管理。云平台还提供了多种智能分析工具与大数据可视化工具，让管理人员可快速对所有物业进行远程管理。

NB－IOT方案、NB项目的应用产业已经是全球化趋势，受到了越来越多的模块厂家以及方案设计厂家普遍关注，未来会进一步在智慧城市、智能交通、环保物联网、农业物联网、消防物联网等行业中大展身手。