物聯網學習之路——物聯網通信技術：NBIoT
NBIoT是什麽
NB-IoT，Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯網，是一種專為萬物互聯打造的蜂窩網絡連接技術。顧名思義，NB-IoT所占用的帶寬很窄，只需約180KHz，而且其使用License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現有網絡共存，並且能夠直接部署在GSM、UMTS或LTE網絡，即2/3/4G的網絡上，實現現有網絡的復用，降低部署成本，實現平滑升級。
移動網絡作為全球覆蓋範圍最大的網絡，其接入能力可謂得天獨厚，因此相較WiFi、藍牙、ZigBee等無線連接方式，基於蜂窩網絡的NB-IoT連接技術的前景更加被看好，已經逐漸作為開啟萬物互聯時代的鑰匙，而被商用到物聯網行業中。
圖1是NB-IoT的技術發展史：
圖1 NB-IoT的技術發展史
NB-IoT的特點
NB-IoT具有以下四大特點：
一、廣覆蓋。相比現有的GSM、寬帶LTE等網絡覆蓋增強了20dB，信號的傳輸覆蓋範圍更大（GSM基站目前理想狀況下能覆蓋35km），能覆蓋到深層地下GSM網絡無法覆蓋到的地方。其原理主要依靠：1、縮小帶寬，提升功率譜密度；2、重復發送，獲得時間分集增益。
二、大連接。相比現有無線技術，同一基站下增多了50-100倍的接入數，每小區可以達到50K連接，真是實現萬物互聯所必須的海量連接。其原理在於：1、基於時延不敏感的特點，采用話務模型，保存更多接入設備的上下文，在休眠態和激活態之間切換；2、窄帶物聯網的上行調度顆粒小，資源利用率更高；3、減少空口信令交互，提升頻譜密度。
三、低功耗。終端在99%的時間內均處在休眠態，並集成多種節電技術，待機時間可達10年。1、PSM低功耗模式，即在idle空閑態下增加PSM態 ，相當於關機，由定時器控制呼醒，耗能更低；2、eDRX擴展的非連續接收省電模式，采用更長的尋呼周期，eDRX是DRX耗電量的1/16。
四、低成本。硬件可剪裁，軟件按需簡化，確保了NB-IoT的成本低廉，NB-IoT通信單模塊成本不足5美元。
NB-IoT因其適用的場景，還具有低速率和低移動性的特點。1、低速率。多點上行速率僅為56kbps，理想下行速率為21.25kbps；2、低移動性。僅支持終端設備在30km/h的移動速率下實現小區切換，遠低於4G支持250km/h的速率（高鐵專網可達450km/h）。
NB-IoT解決方案總體架構
下圖2展示了NB-IoT解決方案的總體架構：
圖2 NB-IoT解決方案總體架構
NB-IoT發展現狀
下圖3展示了NB-IoT生態圈的概況：
圖3 NB-IoT生態圈概況
NB-IoT目前試商用以及商用舉例：
1、華為/中國聯通的NB-IoT智能停車解決方案：基於華為NB-IoT模塊推出的這套智能停車系統將能實現預定、轉租停車位等功能，低功耗和高穿透能力使得這個方案更具可靠性。目前該停車系統已經在上海迪士尼試商用。
2、2017年7月13日，ofo小黃車與中國電信、華為共同宣布，三家聯合研發的NB-IoT“物聯網智能鎖”全面啟動商用。
3、中興通訊/中國移動的智能井蓋：該方案通過全方位監管井蓋狀態，在井蓋被打開、移位等情況下，可實現及時警告。
NB-IoT芯片開發方面：
1、華為作為國內最大的NB-IoT芯片原廠，推出了Boudica 120/Hi2110物聯網芯片，搭載Huawei LiteOS嵌入式物聯網操作系統.
2、美國高通公司推出了型號為MDM9206的物聯網芯片，支持Cat-M1和Cat-NB1標準的全球所有頻段，具備GSM/NB-IoT/eMTC多模支持，還支持GPS、格納洛斯、北鬥、伽利略全球導航衛星定位。
3、中興微電子研發了RoseFinch 7100（又名“朱雀”）NB-IoT物聯網芯片，專為低功耗物聯網設計，在睡眠功耗、截止電壓和外圍借口數量等和物聯網應用關聯的核心指標上都在業界處於領先水平。
4、英特爾推出的XMM 7X15系列物聯網芯片。
NB-IoT模組開發方面：
1、中興通訊基於高通MDM920芯片開發的支持NB-IoT和eMTC雙模的LPWA通訊模塊ZM8300。
2、上海移遠通訊技術有限公司Quectel基於華為的Hi2110物聯網芯片推出了BC95-B20/B8/B5/B28，以及基於高通MDM9206芯片的BG96模組。
參考文獻：（文章僅做交流學習，侵權即刪！！）
1、https://baike.baidu.com/item/NB-IoT/19420464?fr=aladdin
2、https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MTM5ODQyMA==&mid=2651191570&idx=1&sn=05be8fb0c9cb653381f3d6a84c60934d&scene=0#wechat_redirect
3、http://www.eefocus.com/communication/365647/p2
4、《華為NB-IoT解決方案》
5、https://www.jianshu.com/p/701ab2070408
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