一文带你了解 NB-IoT 标准演进与产业发展

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发布于: 3 小时前

摘要：本文将带大家详细了解 NB-IoT 标准演进与产业发展。

本文分享自华为云社区《一文带你了解NB-IoT标准演进与产业发展》，作者：万万万。

我们都知道，物联网的场景和手机、电脑在使用的传统互联网是不太一样的。那么，就无线通信场景而言，物联网有什么样的特点呢？首先，感知层的物联网设备在进行数据收发的时候，那些数据包是比较小的，并且收发的频率也是比较低的，有的时候每天只需要发送不到十个数据。其次，为了提高物联网设备的使用寿命，这些设备对能源的消耗是比较小的，所以这也要求设备在通信的时候功耗也是要比较低的。

总结起来，就是无源、小包、偶发的通信需求。基于这样的场景需求，就要求通信网络必须要是功耗低，覆盖广的，也就是 LowPowerWideArea 的场景。

在 LPWA 场景当中，当下最热门的一项技术莫过于 NB-IoT 通信技术。它被广泛使用于现如今的公共事业、城市管理当中，所以了解 NB-IoT 的技术细节以及解决方案对学习物联网就显得很重要了。

本文将带大家详细了解 NB-IoT 标准演进与产业发展。

NB-IoT 标准演进

NB-IoT 技术标准最早是由华为和沃达丰主导提出来的，之后又吸引了高通和爱立信等一些厂家。从一开始的 NB-M2M 经过不断的演进和研究，在 2015 年的时候演进为 NB-IoT，在 2016 的时候，NB-IoT 的标准就正式被冻结了。当然，NB-IoT 的标准依然在持续的演进当中，在 17 年的 R14 当中就新增了许多特性，到了 R14 版本，NB-IoT 具有了更高的速率，同时也支持站点定位和多播业务了。在 2020 年 7 月 9 日最新召开的会议上，NB-IoT 这项技术已经被正式接纳为 5G 的一部分了。

这一事件对于 NB-IoT 来说有一个什么样的好处呢？当 NB-IoT 这项技术被归为 5G 的标准之后，也就是说，即使是通过 NB-IoT 接入网络的物联网设备，最终也可以连接 5G 核心网，享受 5G 的边缘计算、网络切片等一些服务。所以，这一事件对于 NB-IoT 来说是非常非常重要的。但是由于现阶段的 NB-IoT 并不支持接入 5G 网络，所以该技术在后续仍需要经过不断的演化和技术的演进才能进入 5G 网络当中。

运营商 LPWA 技术选择

图 1 全球运营商 LPWA 技术选择分布

从上图可知，全球大多数的运营商在进行 LPWA 技术选择的时候都是先选择去部署一张 NB-IoT 的网络，之后再去部署一张 eMTC 的网络。其原因在于运营商都是倾向于先去部署一张他们本来没有的网络，因为之前没有像 NB-IoT 这样的网络去支持低功耗广域网的场景，并且也从来没有专门为了设备去设计一张网络供物联网终端设备来使用。

之前所使用的运营商网络其实都是给人来使用的，为了方便人们的通信，所拥有的语音通信以及越来越高的传输速率等等。但是 NB-IoT 不一样，这张网络速率是非常慢的，人类去使用的话体验肯定是非常差的，但是这张网络对于底层的设备来说是非常合适的。原因之一是因为覆盖范围非常广，另一个原因是能耗低，速率低等。至于 eMTC 这张网络，它的速率相对于 NB-IoT 是要高的，并且还支持语音通信，所以它与用户现在正在使用的 2G 网络是比较相近的。所以在 2G 网络退网之后，运营商就可以选择使用 eMTC 去代替 2G 网络来进行使用，这就是大部分运营商选择先部署 NB-IoT 网络再部署 eMTC 网络的原因。

运营商 NB-IoT 技术频谱选择

对于运营商来说，除了有选择技术的问题之外，另一个就是频谱选择的问题，因为这是一个避不开的问题。如果要满足低功率广域网的场景的话，网络的频段要够低，因为它既要满足广覆盖，还要满足网络的穿透性。大部分感知层的物联网设备，像气表、水表等，它们是被放在厨房的柜子里的，相当于是被层层遮蔽的，如果网络穿透力不够的话是没有办法跟设备进行连接的。

图 2 全球运营商 NB-IoT 频谱选择

同时，频段越低穿透性越强，频段越高穿透性越弱。所以由图 2 可以看到，对于运营商来讲，他们相当于把最合适的一部分频段都拿出来了。所以大部分的运营商都是在 700 到 900M 这一部分也就是 SubG 频段来进行部署。当然，也有少数的部分像中国联通他有一部分是放在 1800M。所以在上文中提到的，NB-IoT 网络主要是部署在 SubG 频段的，而不是说全部都是在 SubG 频段原因就在于此。

另外，由于 NB-IoT 的网络是基于 4GLTE 的网络的。所以运营商会在 4G 的基站中选择一部分基站去做软件升级来作为 NB-IoT 的基站。但是中国联通不一样，因为中国联通的 4G 基站就是基于 3G 基站升级得到的。所以就相当于它可以直接使用 3G1800MHz 的基站升级得到 NB-IoT 的基站，所以联通经过基站平滑升级之后，就直接在 1800M 使用 NB-IoT 网络，节省了很大的成本。这也就是为什么中国联通可以在 1800MHz 部署 NB-IoT 网络。

NB-IoT 产业发展

除了网络技术，基站和频段之外，如果想要使用这个网络也得有支持设备与基站连接的芯片。所以华为早在 R13 就推出了 Boudica120 芯片，由于它推出的比较早，所以芯片的功能并不是特别强，只支持 SubG 频段，并且也不支持移动性这些在 R14 才演进的特性。所以基于 R14 的一些新特性，华为又推出了 Boudica150 芯片来满足新特性的使用。