通俗易懂的NB-IOT技术

## 前言: 断更已经有一段时间了,可能会有人好奇我干嘛了,嘻嘻。也不卖关子了,找到了一份物联网专业的工作,然后在进行从新学习,那么今天就根据这段时间对NB-IOT的学习,以及查询到的资料进行一个总结,以进行一个巩固! 为了更好的理解NB-IOT技术,在聊NB-IOT之前先普及一下没有”NB“的IOT。 ## IOT是什么: 从早期的电报,到后来的电话和短信,再到现在即时传送图片、音频、视频等多媒体,我们的通信技术手段已经十分强大。 ![3.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129438174079.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 那么,通信发展到现在这个程度,就够了吗?就到顶了吗? 显然没有。 人类对技术的追求、对生活的追求,不会就此停住脚步。技术还有潜力可以挖掘,需求也在不断涌现。 一定要满足需求。如果没有需求,那就创造一个。 在商业的驱动下,通信厂商会不断拿出新的东东,吊起用户的胃口,以此获取订单。 ![4.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129457823552.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)![](D:\图片\NB-IOT\4.jpg) 那么,新的需求点在哪里呢?接下来的路,该往哪走? 通信人把目光从“人”的身上,转移到了“物”的身上。 ![5.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129564779788.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 既然人都已经连完了。接下来,我们连物吧?把所有的物体,都连到网络里面来。 于是,**物联网**就诞生了。 ![6.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129574966135.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 人与人之间进行通信的网络,叫做**人联网**。 物与物之间进行通信的网络,叫做**物联网**。 说起来,就这么简单。 But,你说连就连,连起来有什么好处呢? 这个好处,真的大了去了。 试想一下这些场景: 如果所有的汽车都联网了,自动驾驶是不是就实现了?车与车之间会协调路径、距离、速度,车祸就再也不会发生了。 ![7.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129585403503.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 如果所有的家电都联网了,实现了随时控制,还没到家,就先开启空调和热水器,出门在外忘记关灯,可以远程关灯,还能远程监控,是不是更方便和安全? ![8.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129593395878.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 甚至动物,如果保护区里所有的珍稀野生动物都联网了,科学家是不是可以更方便地检测它们的生命状态,更好地进行保护和研究? ![9.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129601273787.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 这还只是一小部分!事实上,只要开动脑筋,各种创意简直就是源源不断! ![10.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129609543989.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 这相当于是挖到了一座“大金矿”,蕴藏着巨大的商业价值和社会价值。 根据预测,2020年,全球“终端连接数”将达到**500亿**个,其中,“物连接数”将达到“人连接数”的4倍。 ![11.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129616813383.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 市场规模就更不用说了,据预测,2025年全球物联网市场规模将达到**19万亿**!而且是美元! 这么大的一块蛋糕,对于增长乏力的通信行业来说,简直就是救命稻草。通信企业怎么可能放过? 于是,整个行业就像打了鸡血,纷纷开始拥抱物联网。 ## NB-IoT和LPWAN: 物联网其实并不是一个新的概念。在很多年前,就有人提出过物联网。而且,这么多年来,物联网其实也一直都在默默发展。 ![12.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129637276053.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 1995年,比尔盖茨的《未来之路》书中,就提到过物联网 但是,因为技术的原因,过去一直发展的,是**WLAN物联网**。从名字就可以看出来了,**WLAN=无线局域网**,是一种覆盖范围较小的物联网络。 WLAN物联网,以Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Z-wave等技术为代表。 ![13.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129648962466.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 这种WLAN物联网,无法完全满足前文所说那些行业应用的要求。 说到这里,我想问大家一个问题: **对你来说,网络有哪些特性是你关心的?** 我想,你第一个想到的,应该是**速度**(网速)。 你用手机上网的时候,当然希望速度一定要快。目前我们主流的通信标准——LTE,理论速度已经达到300Mbps。当然,实际体验速度远远达不到。但是,正常情况下,这个速度能够满足我们现在大部分的工作和生活需求(玩游戏、看视频)。 ![14.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129659412163.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 除了速度之外,还有别的吗? 是有的。例如**功耗**、**覆盖、成本**,还有**连接数量**。 前三个都好理解,功耗影响待机时间,覆盖影响信号质量,成本影响使用费用。连接数量,就是终端数量,对人联网来说,就是手机数量。简单来说,就是每个小区可以容纳多少通信终端。 这几个指标,人联网和物联网的要求是完全不一样的。 有些指标,对人联网来说可以忍受,但对物联网来说,很可能是致命的。 例如功耗,你手机如果功耗较大,大不了充电频繁一点。但是,对于智能水表,如果功耗大,每天都去换电池,吃得消吗?一个月换一次,水厂和水厂工人都会崩溃吧? ![15.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129669236595.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 物联网对功耗、覆盖、连接数量这几个指标,非常非常敏感。而对于速率,大部分物联网应用反而并不敏感。(你想啊,抄个电表读数,上报个位置经纬度,能有几个字节?需要多大带宽?) 回到话题,WLAN物联网,主要就受限于覆盖范围和功耗上。 于是,LPWAN这个概念被提出来。 ![16.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129678600001.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) **LPWAN**,Low Power Wide Area Network,**低功耗广域网**。名字里就有它的两个最重要的特点:低功耗、广覆盖。 至于速度嘛,要求不高,够用就行。 相比其它网络类型(WLAN、2/3/4G),LPWAN的定位是完全不同的,如下图所示。 ![17.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129687468205.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 也有一种叫法,把LPWAN叫做蜂窝物联网。这个名字也体现了它和2/3/4G这种蜂窝通信技术之间的共性,都是通过基站或类似设备提供信号的。 ![18.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129696431617.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) LPWAN物联网,也是包括很多技术标准。目前比较主流的有:NB-IoT、LoRa、Sigfox、eMTC。 嗯,没错,我们的NB-IoT,就是其中的一种。全名是Narrow Band IoT,也就是窄带物联网(带宽窄,速度慢)。 ![19.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129703729664.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 这些技术标准,都是由不同的厂家或者通信机构组织提出来。物联网的市场很大,所有人都想分一杯羹。 ![20.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129710970295.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 在不断的博弈和竞争过程中,NB-IoT脱颖而出,处于暂时领先的地位。 可以和NB-IoT势均力敌的,是eMTC,英文全称有点长,是enhanced machine type of communication,增强型机器类型通信。但是eMTC和NB-IoT的应用场景不同,eMTC适合对速度和带宽有要求的物联网应用。因为篇幅原因,先不深入介绍。 而LoRa和Sigfox的话,因为频谱的原因,所以竞争上比较吃亏: ![21.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129718500976.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 频谱是什么?简单理解,就是高速公路上面的车道。有没有属于自己的合法车道,当然会影响前途命运。LoRa和Sigfox在国内没有自己的专用频段,先天不足。 ## NB-IoT的发展: 作为本文的主角,我们还是重点介绍一下NB-IoT。 NB-IoT目前在几大标准之中非常有竞争力,尤其是在我们国家,受到多方追捧。 它之所以这么火,有多方面的原因。 首先,它确实是一项非常NB的技术。 ![22.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129728726910.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 就我们刚才提及的通信网络的几项指标,NB-IoT除了速率之外,其它方面都表现优异。 **功耗**方面,NB-IoT牺牲了速率,却换回了更低的功耗。采用简化的协议,更适合的设计,大幅提升了终端的待机时间,部分NB终端,待机时间号称可以达到10年! **信号覆盖**方面,NB-IoT有更好的覆盖能力(20dB增益),就算你的水表埋在井盖下面,也不影响信号收发。 **连接数量**方面,每小区可以支持5万个终端,相当彪悍了。即使这个小区挤了5万头猪,也能轻松监控每一头。 最最重要的,**成本价格**。你再牛,成本高的话,价格贵用不起,也是白搭。NB-IoT通信模块成本很低,每模组有希望压到5美元之内甚至更低,有利于大批量采购和使用。 ![23.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129739610736.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 总之,NB-IoT的特点就是:吃的少,用的少,能干活,不讲究......真是标准的劳模啊...... ![24.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129746476728.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 除了自身优点之外,NB-IoT的火爆,和它背后的靠山也有很大关系。 它的靠山,就是当今通信设备商里面的No.1 —— ![25.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129753804707.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 华为这些年为了NB-IoT没少花功夫摇旗呐喊,一直都在积极布局,努力助推。 通过下图,可以看出华为在NB标准演进过程中发挥的作用。 ![2.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129763144898.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 除了华为之外,运营商们对NB-IoT也是青睐有加。 因为NB-IoT是运营商建网,不像LoRa这样的网络,是企业独立建网。想要使用NB-IoT的终端,必须使用运营商的NB-IoT网络。这种情况下,运营商当然积极推动NB-IoT。 更重要的一点,*大力支持NB-IoT网络的发展,为此还专门下发过很多文件,指定划分专门的频谱,推动行业标准的规范化。 就连移动这样原本没有FDD-LTE牌照的运营商(NB-IoT只支持FDD-LTE),工信部都特批给了NB-IoT专用的FDD-LTE使用权。(由此可见,*对NB-IoT是蛮“偏心”的。) 华为+各大运营商+*,这么强大的后台,NB-IoT想不红都难啊! ![26.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129775490744.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 目前,国内三大运营商都推出了自己的NB-IoT商用网络,建立了大量的NB-IoT基站,也公布了资费标准和套餐。 ![27.jpg](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210701/1625129782940763.jpg?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=) 不过,虽然NB-IoT势头很猛,但它想要一统天下还是不太可能。 因为应用场景的不同,所以物联网的技术需求还是会朝多元化方向发展。也就是说,**未来的物联网,一定是多种技术标准共存**,结合发挥作用,不可能是某一家完全垄断。 好啦,关于物联网和NB-IoT,今天就先介绍到这里!后续,我还会深入介绍NB-IoT的相关知识及一些产品,敬请关注哟!
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