NB-IoT技术特点和主要应用

寂夜清风

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NB-Iot作为一种窄带物联网技术在各大行业脱颖而出，其应用涵盖多个领域。

一、NB-IoT是什么

NB-IoT是指窄带物联网(Narrow Band -Internet of Things)技术。NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。NB-IOT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。

二、NB-IoT具备四大特点

强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。举例来说，受限于带宽，运营商给家庭中每个路由器仅开放8-16个接入口，而一个家庭中往往有多部手机、笔记本、平板电脑，未来要想实现全屋智能、上百种传感设备需要联网就成了一个棘手的难题。而NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。

高覆盖：NB-IoT室内覆盖能力强，比LTE提升20dB增益，相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。以井盖监测为例，过去GPRS的方式需要伸出一根天线，车辆来往极易损坏，而NB-IoT只要部署得当，就可以很好的解决这一难题。

低功耗：低功耗特性是物联网应用一项重要指标，特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合，如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备，它们不可能像智能手机一天一充电，长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。

低成本：与LoRa相比，NB-IoT无需重新建网，射频和天线基本上都是复用的。以中国移动为例，900MHZ里面有一个比较宽的频带，只需要清出来一部分2G的频段，就可以直接进行LTE和NB-IoT的同时部署。低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。模块预期价格不超过5美元。

NB-IOT与其他LPWA技术的比较

三、NB-IoT的主要应用分类

在低速物联网领域，NB-IoT作为一个新制式，在成本、覆盖、功耗、连接数等技术上做到极致。该技术被广泛应用于公共事业、医疗健康、智慧城市、消费者、农业环境、物流仓储、智能楼宇、制造行业等八大典型行业。

公用事业：抄表(水/气/电/热)、智能水务(管网/漏损/质检)、智能灭火器/消防栓。

医疗健康：药品溯源、远程医疗监测、血压表、血糖仪、护心甲监控。

智慧城市：智能路灯、智能停车、城市垃圾桶管理、公共安全/报警、建筑工地/城市水位监测。

消费者：可穿戴设备、自行车/助动车防盗、智能行李箱、VIP跟踪(小孩/老人/宠物/车辆租赁)、支付/POS机。

农业环境：精准种植(环境参数：水/温/光/药/肥)、畜牧养殖(健康/追踪)、水产养殖、食品安全追溯、城市环境监控(水污染/噪声/空气质量PM2.5)。

物流仓储：资产/集装箱跟踪、仓储管理、车队管理/跟踪、冷链物流(状态/追踪)。

智能楼宇：门禁、智能HVAC、烟感/火警检测、电梯故障/维保。

制造行业：生产/设备状态监控、能源设施/油气监控、化工园区监测、大型租赁设备、预测性维护(家电、机械等)。

NB-IoT是新兴的物联网技术，因为低功耗、连接稳定、成本低、架构优化出色等特点而备受关注，随着NB-IoT技术越来越成熟，更多领域会出现它的身影。

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GPRS 属于长距离通讯，NB-IoT  属于中远距离通讯技术，工作频率在433MHz~912MHZ，有效通讯距离应该在5~10公里以内。如果对于距离不算太远的情况下，NB-IoT的优势就会比较突出，低功耗，架构简单。NB与GPRS最大的区别在于，NB-IOT功耗远低于GPRS，这样可以解决很多应用领域供电麻烦，而且NB相对结构接单，成本低，而且使用的频段是免费的，所以即低功耗又低成本，未来可以创造很多原本没有的无线应用。

NB-IOT针对物联网中的低功耗和低流量的应用场景，成熟之后成本很低，后者GPRS还是传统手机使用的通信方式，成本较高,功耗高，尺寸大


NB-IoT与GPRS 共同点是：
1，工作原理和功能都是一样的，都是实现工业设备在户外与远程服务器双向透明传输数据。
2，应用领域大致相同，甚至可以无缝切换。GPRSDTU与NB-IotDTU都适用于对传输速率要求不高的工业现场领域。


NB-IoT与GPRS 区别是：
1，NB-IOT的网络覆盖更强；
2，NB-IOT具有更强的链接能力；
3，NB-IOT更低功耗；
4，NB-IOT低成本；
5，NB-IOT更好市场前景。

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  nb-iot设备不需要网关，并且它们依赖于4G覆盖，使用LTE内的频谱，因此在没有4G信号的边远地区，NB-IoT不好使。lora使用的是非授权频段，也就是说没有运营商经营的频段，因此lora在使用的过程中需要通过网关。NB-IoT贴片式SIM卡引脚定义和尺寸，3GPP标准定义了2种贴片式的SIM卡封装，MFF1和MFF2。

  购买SIM卡的时候，提供的是套卡，可以任意改变大小。NB-Iot 这个指的是技术，并不是某个具体厂家的具体型号，如果要确定是用什么规格的卡的话 ，是需要知道厂家和型号才可以的 ，只说技术手段名称没办法确定。需要说明的是，目前开发NB-IoT芯片，依然需要运营商网络支持，需要sim卡。也就是说，NB-IoT模块需要各个国家规定的入网许可证。SIM卡与IMEI号码需要绑定NB-IoT的产品特点是不需要安装配置，直接开机连接网络就能工作，并支持自动登记设备和空中升级等功能。SIM卡和eSIM将会长期共存，运营商拒绝软SIM的模式。
  nb-iot直接部署于GSM、UMTS或LTE网络，即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级，但是使用单独的180KHz频段，不占用现有网络的语音和数据带宽，保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。NB-IoT的物理层设计大部分沿用LTE系统技术，如上行采用SC-FDMA，下行采用OFDM。高层协议设计沿用LTE协议，针对其小数据包、低功耗和大连接特性进行功能增强。核心网部分基于S1接口连接，支持独立部署和升级部署两种方式。

  NB-IOT是部署在已有的蜂窝网络信号覆盖范围之下的，使用的是授权频段，因此必须通过运营商提供的网络才能使用。有人可能会问，为什么同为低功耗广域网的的lora可以不用使用sim卡，而nb-iot不得不用sim卡?这还是跟两种网络所使用的网络频段有关系。
  nb iot设备不需要网关，并且它们依赖于4G覆盖，使用LTE内的频谱，因此在没有4G信号的边远地区，NB-IoT不好使。lora使用的是非授权频段，也就是说没有运营商经营的频段，因此lora在使用的过程中需要通过网关。


NB-IoT网络由五部分组成：
NB-IoT终端。只要安装了相应的SIM卡，所有行业的物联网设备都可以访问NB-IoT网络;
NB-IoT基站。它主要是指已经由运营商部署的基站，它支持前面提到的所有三种部署模式;
NB-IoT核心网。通过NB-IoT核心网，NB-IoT基站可以连接到NB-IoT云;
NB-IoT云平台。NB-IoT云平台可以处理各种服务，并将结果转发到垂直业务中心或NB-IoT终端;
垂直的商务中心。它可以在自己的中心获得NB-IoT服务数据并控制NB-IoT终端。
与传统IoT中的传输层相比，NB-IoT改变了复杂的网络部署，其中中继网关收集信息然后反馈给基站。因此，解决了诸如多网络联网、高成本和高容量电池的许多问题。整个城市的一个网络可以为维护和管理带来便利，并通过与物业服务分离来轻松解决和安装等优势。