NB-IoT是万物互联发展的先行者

        NB-IoT技术是物联网的核心技术。

        NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）是物联网领域基于蜂窝的窄带物联网的新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWAN） 。

        可以预见，到未来低速率、高时延市场占据物联网连接的60%。同时这部分市场目前大多处于空白状态，市场空间大，应用场景丰富，是LPWAN的主要市场，而LPWAN 又可分为两类：

一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；

另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，如NB-IoT、eMTC等。

        2014年 5月华为、Vodafone提出了NB M2M技术，而后 2015年5月又进化成NB-CIoT， 2015年7月，Nokia、Ericsson、Intel 提出了NB-LTE技术，随后3GPP着手制定标准， 并在2016年7月确定标准，至此NB-IoT正式诞生。

        相比此前主流的LoRa、SigFox技术，NB-IoT由运营商强力推出。LoRa WAN是由各产 业联盟共同推动的网络标准，提供开放式技术；Sigfox则是由法国同名公司自行开发的技 术，掌握核心网络的建设和营运，在全球范围内进行网络部署。LoRa与Sigfox都具有长距离、低功耗的特点，可延长电池寿命，形成大范围的讯息传输，且均使用非授权的Sub-1GHz ISM频段，不需额外付出授权费用。NB-IoT则大有不同，使用需授权的GSM和LTE频段，且不需重新布建网络，只要更新软件，就能使用现有的4G基站和相关设备。

        NB-IoT是授权频谱，具有通信保障和不限数据传输次数的核心优势。从优势上看， NB-IoT因为使用授权频段，干扰较小，在通讯质量和讯息安全性拥有高度的保障；而且对比LoRa、SigFox，NB-IoT不限制传输数据的次数，而LoRa和Sigfox的每日传输次数都有限制，一天当中的传输时间很短，适合发挥在没有实时通讯需求的领域。

        NB-IoT较eMTC具有更低成本、更长续航时间等特点，适合无移动性应用场景。eMTC也是基于LTE演进的物联网接入技术，与NB-IoT一样使用的是授权频谱，但eMTC支持高速移动可靠性和拥塞控制，较NB-IoT而言，eMTC在时延和吞吐量有较大优势。NB-IoT追求更低的成本、更长的续航时间，比较适合对成本敏感但是终端数量较大，且无移动性的应用场景，与eMTC形成互补。

NB-IoT具有超低功耗，超低成本，超强覆盖，超大连接特点

        NB-IoT在低功耗、大连接、覆盖广、低流量等特点明显。NB-IoT定义了构建物联网专网的概念，NB-IoT的具体应用场景包括：公共事业应用场景、工业领域、农业领域、消费 领域等。其中公共事业应用场景即民生工程、智慧城市（水表、智能停车、智能路灯、煤气管网系统、监控、环保等）通过 NB-IoT可有效降低成本，同时随着农业领域向集约化、 高附加值化、规模化的方向发展，NB-IoT在温度，湿度等方面可以提供低廉的监测模式， 而在消费领域中，智能家居、共享单车、远程医疗以及智能穿戴可以通过NB-IoT来实现。

第一大特点：超低功耗。NB-IoT技术设计了三种不同的省电模式，即 PSM、DRX、以及eDRX三种模式，针对大部分物联网设备无需随时在线，仅在需要发送数据时连入网络即 可，而长时间在线会增加功耗，减小终端设备的使用寿命。

1、PSM模式，PSM是3GPP R12中引入的一种独立状态，支持终端在空闲态持续一段 时间后进入PSM状态，此时PA（射频部分）停止工作，以减少射频、信令处理等部 分功耗消耗，从而达到低功耗的目的。当终端主动发送上行数据时可接收物联网平台 缓存的下行数据，适合对下行数据无时延要求的业务。

2、DRX 模式，该模式的终端基本处于在线状态，物联网平台的下行数据随时可连接终 端设备，在一定的周期终端都会检测是否有下行业务到达，适用于对时延有高要求的业务。

3、eDRX 模式是对 DRX 技术的一种扩展，是 3GPP R13 中引入的一种状态，只有在一 定的时间窗口期，终端可接收物联网平台的下行数据，其余时间处于休眠状态。由此 来看，eDRX 支持更长的寻呼周期，以达到节省功耗的目的，相比 DRX 技术适用于 对时延有更高要求的业务。

第二大特点：超大连接。由于物联网设备数量众多，且大部分设备的数据量小，对时延要求较低，NB-IoT网络支持更多的设备同时接入，达到现有无线技术的50~100倍。当前，NB-IoT网络单个基站可接入约5-10万个终端设备。

NB-IoT使用15kHZ的子载波进行传输，调度粒度小，资源的利用率可以获得较大幅度提升。

NB-IoT的省电技术减少了设备与基站间的通信，降低了单个设备对基站的资源使用。

NB-IoT物理层精简了很多物理信道和信号，减少了空口令开销。

NB-IoT可以实现终端设备能够长期休眠，并在激活后能快速接入核心网。

第三大特点：超低成本。在网络层，NB-IoT在现有LTE网络的基础上进行升级改造，大大降低了网络建设与维护成本，尤其利用目前国内4G基站覆盖率较高优势，是运营商推行NB-IoT技术快速普及的主要驱动力。在终端方面，NB-IoT芯片专为物联网设计，各组件要求更少，使得厂商采购成本更低。

第四大特点：超强覆盖。通过时域重传技术和提升功率谱密度，根据《华为 NB-IoT网络报告》内容，相比GSM提升了20dB的MCL（传送数据时设备和基站的天线端口之间的最大总信道损耗，MCL值越大，链接越强大，信号覆盖范围越广），覆盖距离达到 GSM的三倍，穿透能力相当于比 GSM 能多穿透两堵墙。

时域重传技术是指在信息传输过程中反复重传相同消息，可以增强信道条件恶劣时的 传输可靠性，能够提升9dB的下行增益和12dB的上行增益。

提升功率谱密度是指将180kHZ的带宽分为12个15kHZ的子载波，并使用子载波进 行传输，能够提升11dB的增益。

        5G时代，NB-IoT将扮演更重要角色，标准化为技术成熟的关键指标

在物联网时代，NB-IoT将是低功耗广域物联网的主要技术标准之一。标准化作为组织现代化生产的重要手段和必要条件，对于物联网的进一步普及有着重大意义，而作为物联网 中间枢纽的网络层因其成熟的体系和广泛的覆盖面而最易实现标准化，为了更好地实现网 络层标准化，「时代之子」NB-IoT应运而生，其意义不仅在于提出了物联网专网的理念， 加快了物联网的标准化进程，同时还因其可以区别不同的物联网场景的落地。

        NB-IoT 是物联网海量连接的主力军。5G业务三大场景之一就是大连接（mMTC），也是NB-IoT技术现实的方向。当前NB-IoT在R15版本能够支持NB-IoT和NR空口共存，R16版本将支持NB-IoT接入5G核心网络。

        2019年7月，3GPP正式向ITU-R（国际电信联盟）提交5G候选技术标准提案，NB-IoT技术被正式纳入5G候选技术集合，作为5G的组成部分与NR联合提交至ITU-R，根据3GPP和ITU信息显示，预计2020年NB-IoT将正式成为ITU 5G标准，NB-IoT标准化推动物联网发展。

        目前的R14标准，NB-IoT上下行速率已经达到100Kbps以上，提升了移动性，提升到80公里每小时，可与GPRS的通讯速率相匹配，对业务连续性有了大幅提升，在固定的 表计应用场景为核心的基础上，能更好满足电动自行车管理、金融贷款汽车等资产跟踪等 场景。面向未来的R15/R16标准，能够支持的移动性更高、时延更低，使得NB-IoT行业全面替换现在的2G物联网成为趋势。

内容来源：《华泰证券-通信行业物联网系列报告（一）：NB-IoT率先引爆，供需端齐发力》