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        NB-IoT（NarrowBandInternetofThings）是IoT領(lǐng)域基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，是一種低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）。NB-IoT只需要180kHz的頻段，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò).UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)中。特點(diǎn)是覆蓋廣、速率低、成本低、連接數(shù)量多、功耗低等。由于NB-IoT使用的授權(quán)License頻段.因此可以采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波這三種部署方式。

1.NB-IoT技術(shù)特點(diǎn) 1）多鏈接

        在同一基站的情況下,NB-IoT能提供50?100倍的2G/3G/4G的接入數(shù)。一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接，支持延時(shí)不敏感業(yè)務(wù)、設(shè)備成本低、設(shè)備功耗低等優(yōu)勢(shì)。如目前運(yùn)營(yíng)商給家庭中每個(gè)路由器僅開放8-16個(gè)接入口，一個(gè)家庭中通常有多筆記本、手機(jī)、聯(lián)網(wǎng)電器等，未來(lái)實(shí)現(xiàn)全屋智能、安裝有上百種傳感器的智能設(shè)備都聯(lián)網(wǎng)就需要新的技術(shù)方案，NB-IoT多連接可以輕松解決未來(lái)智慧家庭中大量設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求。

2）廣覆蓋

        NB-IoT比LTE提升20dB增益的室內(nèi)覆蓋能力，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域能力。如可以滿足農(nóng)村的廣覆蓋、地下車庫(kù)、廠區(qū)、井蓋等深度覆蓋需求。如井蓋監(jiān)測(cè),GPRS的方式需要伸出一根天線，來(lái)往車輛極易損壞，采用NB-IoT可以輕松解決這個(gè)問(wèn)題。

3）低功耗

        物聯(lián)網(wǎng)得以廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)重要指標(biāo)是低功耗，尤其是一些如安置于高山荒野偏遠(yuǎn)地區(qū)等場(chǎng)合中的各類傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備，經(jīng)常更換電池或充電是不現(xiàn)實(shí)的，不更換電池的情況下工作幾年是最基本的需求。NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、小速率的應(yīng)用，因此NB-IoT設(shè)備功耗小，設(shè)備續(xù)航時(shí)間可達(dá)到幾年。

4)低成本

NB-IoT利用運(yùn)營(yíng)商已有的網(wǎng)絡(luò)無(wú)須重新建網(wǎng)，射頻和天線基本上都是復(fù)用，如運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有頻帶中空出一部分2G頻段，就可以直接進(jìn)行LTE和NB-IoT的同時(shí)部署。NB-IoT模組目前看仍然有點(diǎn)昂貴，另外物聯(lián)網(wǎng)的很多場(chǎng)景無(wú)須更換NB-IoT,僅需近場(chǎng)通信或者通過(guò)有線方式便可完成。

NB-IoT±行采用SC-FDMA,下行采用OFDMA,支持半雙工，具有單獨(dú)的同步信號(hào)。其設(shè)備消耗的能量與數(shù)據(jù)量或速率有關(guān)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)包的大小決定了功耗的大小。NB-IoT可以讓設(shè)備時(shí)時(shí)在線，通過(guò)減少不必要的信令達(dá)到省電目的。

2.NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1)核心網(wǎng)

        蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(CIoT)在EPS(EvolvedPacketSystem)演進(jìn)分組系統(tǒng)定義了兩種優(yōu)化方案：CIoTEPS用戶面功能優(yōu)化(UserPlaneCIoTEPSoptimisation)；CIoTEPS控制面功能優(yōu)化(ControlPlaneCIoTEPSoptimisation),旨在將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送給應(yīng)用，如圖3-17所75。

圖3-17NB-IoT核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)

        圖3-17中，CIoTEPS控制面功能優(yōu)化方案用實(shí)線表示,CIoTEPS用戶面功能優(yōu)化方案用虛線表示。對(duì)于CIoTEPS控制面功能優(yōu)化，上行數(shù)據(jù)從eNB(CIoTRAN)傳送至MME,可以通過(guò)SGW傳送到PGW再傳送到應(yīng)用服務(wù)器，或者通過(guò)SCEF(ServiceCapabilityExposureFunction)連接到應(yīng)用服務(wù)器(CIoTServices)，后者僅支持非IP數(shù)據(jù)傳送。下行數(shù)據(jù)傳送路徑也有對(duì)應(yīng)的兩條。此方案數(shù)據(jù)包直接用信令去發(fā)送，不需建立數(shù)據(jù)鏈接，因此適合非頻發(fā)的小數(shù)據(jù)包傳送。SCEF是用于在控制面上傳送非IP數(shù)據(jù)包，專為NB-IoT設(shè)計(jì)引入的，同時(shí)也為鑒權(quán)等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供了一個(gè)抽象的接口。對(duì)于CIoTEPS用戶面功能優(yōu)化，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送方式和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流量一樣，在無(wú)線承載鏈路上發(fā)送數(shù)據(jù)，由SGW傳送到PGW再到應(yīng)用服務(wù)器。這種方案在建立連接時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的開銷，但數(shù)據(jù)包序列傳送更快，也支持IP數(shù)據(jù)和非IP數(shù)據(jù)傳送。

2)接入網(wǎng)

如圖3-18所示,NB-IoT的接入網(wǎng)構(gòu)架與LTE—樣。

        eNB通過(guò)S1接口連接到MME/S-GW，接口上傳送的是NB-IoT數(shù)據(jù)和消息。NB-IoT沒(méi)有定義切換，但在兩個(gè)eNB之間依然有X2接口，X2接口使能UE在進(jìn)入空閑狀態(tài)后，快速啟動(dòng)resume流程，接入到其他eNB。

3.工作頻段