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NB-IOT窄帶物聯網技術

NB-IOT窄帶物聯網技術

NB-IOT（基于蜂窩網絡的窄帶物聯網技術）是3GPP定義的CIoT技術標準。隨著新技術

標準的誕生，物聯網的發展將更加迅速，并覆蓋幾乎所有的產業，帶給運營商新的商業機會。

NB-IoT作為萬物互聯網絡的一個重要分支，日益受到業界關注。近年來，隨著物聯網的成

熟，NB-IoT發展也日益迅猛。浙江省無錫市鴻山小鎮建成全國首個NB-IoT商用網絡，為

NB-IoT規模化商用立下了一大里程碑

隨著通信業“人口紅利”終結，人與人之間的通信市場日益飽和，物聯網百億級M2M新

連接，正成為各方競逐的下一個萬億市場。其中，NB-IoT作為物聯網的重要分支，讓運營

商的轉型之路豁然開朗。隨著2016年標準逐漸成型，2017年NB-IoT將迎來規模商用的

重要節點。

什么是NB-IoT？即蜂窩窄帶物聯網。物聯網的無線通信技術很多，NB-IoT成為萬物

互聯網絡的一個重要分支。這是物聯網IoT領域一個新興的技術，支持低功耗設備在廣域網

的蜂窩數據連接，也被叫做低功耗廣域網。

試用數據表明，窄帶物聯網具備四大優勢。一是廣覆蓋、深度覆蓋更好，相對相同條件

下網絡會有約20dB增益；二是大連接，單小區支持5-10萬鏈接數；三是低成本，芯片成

本大幅降低；四是功耗低，更低能耗，待機工作最長可達10年。

中國信息通信研究院專家稱，NB-IoT將成為全球低功耗、大覆蓋物聯網的統一標準。

事實上，近幾年，非傳統移動通信公司利用免許可頻譜部署和運營IoT網的情況已經給移動

通信帶來一定沖擊，傳統移動通信行業要求廠商盡快提供能與免許可頻譜非公開技術競爭的

方案。同時，3GPP針對LPWA市場設計了全新的獨立窄帶系統，已經基本完成NB-IoT

的主要技術要求，一系列原因共同促成了NB-IoT的火熱。

日前，挪威Telia和華為在挪威奧斯陸發布北歐區域首個NB-IoT網絡，將NB-IoT推

上風口。浙江無錫首個NB-IoT商用網絡的建成又將其推向高潮。

距離2016世界物聯網博覽會重頭戲之一的《中國·無錫鴻山物聯網小鎮規劃》 發布不

到2個月，無錫移動就已經率先完成了鴻山小鎮NB-IoT網絡的全覆蓋。從無錫市政府獲悉，

全國首個NB-IoT窄帶物聯網商用網絡日前在該市建成啟用。

預計在2017年一季度，無錫全市網絡將全面覆蓋。屆時，NB-IoT網絡將在智能抄表、

智能停車、智能追蹤、智能家居以及智慧城市等多個領域發揮出更大作用，全面滿足行業、

公共、個人、家庭的物聯網應用需求。

此次NB-IoT商用網絡的建成是兩方力量所促成。一方面源于中國移動OneNET物聯

網統一開放平臺，以及中國移動在安全加密、云服務、大數據等方面的優勢能力；另一方面

則是鴻山小鎮獨有的吳文化特色和江南水鄉風貌，內外因素共同助力鴻山小鎮打造全球領先

的NB-IoT專網，搭建鴻山小鎮全球創客中心。

可以說，全國首個NB-IoT窄帶物聯網商用網絡的建成，將有利于聚集產業生態資源，

吸引高校、創客空間、行業專家、應用開發者和投資機構共同入駐，在智慧旅游、農業、交

通、醫療、公共服務和環境等領域孵化出一系列成熟物聯網應用，把鴻山小鎮打造成集物聯

網技術研發、產業集聚、創客服務、應用示范的全球知名世界物聯網小鎮。

物聯網的關鍵技術和應用場景：

有三個關鍵環節：1、萬物互聯，用傳感器連接燈、表、連接智能家居，首先你要管理

的對象，要用網絡把它們連接起來；2、感知和獲取，比如智能交通、智能路燈、智能抄表、

智能穿戴這些應用，通過各種手段，從各種物體表面采集數據，最后傳輸到網絡后臺，數據

進行保存和管理。3、人機交互，人對物體進行控制，web應用服務器有一個人機界面，連

通手機端的界面，物聯網采集的數據，利用web應用服務器、網關等對物體進行控制。物

聯網通訊是采用數據通訊的網絡，數據通訊與語音通訊有很大區別，數據通訊對時延不敏感，

對可靠性要求高。

上海聯通協助建設的基于4.5G技術的窄帶物聯網智能停車項目則是最典型的應用案例。

上海聯通在新建成的上海國際旅游度假區建設了15個NB-IoT基站，覆蓋了整個度假區，

并在P1停車場共334個車位上全部安裝了帶有4.5G NB-IoT芯片和地磁感應芯片的車輛

檢測器。

華為和上海聯通實施的上海迪斯尼智能停車項目，所有設備、資金和產品由華為出資，

上海聯通負責市場運營，包括后期維護和管理工作。華為和聯通公司形成一種合作模式，從

后期的運營收益中收取分成，這是一種穩定的收益，細水長流的方式。

物聯網的技術分類

物聯網的通信技術有很多，從傳輸距離上區分，可以分為兩類：一類是短距離通信技術，

代表技術有ZigBee、WiFi、Bluetooth、Z-Wave等，典型的應用場景如智能家居，另一

類是廣域網通訊技術，業界定義為LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功率廣

域網技術），典型應用為智慧抄表。李文耀表示，NB-IoT主要應用于智能抄表，水表、電

表、氣表和熱表。在北京某些地區，已經在做四表合一的試點。

LPWAN授權的頻譜技術有NB-IoT，用了許可頻段的好處是直接可以部署在運營商現

有的2G/3G/4G網絡，與現有網兼容。除此之外還有非許可頻段的技術：一個叫Sigfox，

一個叫LoRa。

NB-IoT射頻帶寬為200KHz。下行速率：大于160kbps，小于250kbps。上行速率：

大于160kbps，小于250kbps（MulTI-tone）/200kbps（Single-tone）。NB-IoT允許

時延10秒。除了車聯網出現NB-IOT的運營模式外，其他應用的商業模式還沒有形成。提

供車聯網、平安城市，面對高速率的應用場景。

物聯網的技術分類

物聯網的通信技術有很多，從傳輸距離上區分，可以分為兩類：一類是短距離通信技術，

代表技術有ZigBee、WiFi、Bluetooth、Z-Wave等，典型的應用場景如智能家居，另一

類是廣域網通訊技術，業界定義為LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功率廣

域網技術），典型應用為智慧抄表。李文耀表示，NB-IoT主要應用于智能抄表，水表、電

表、氣表和熱表。在北京某些地區，已經在做四表合一的試點。

LPWAN授權的頻譜技術有NB-IoT，用了許可頻段的好處是直接可以部署在運營商現

有的2G/3G/4G網絡，與現有網兼容。除此之外還有非許可頻段的技術：一個叫Sigfox，

一個叫LoRa。

NB-IoT射頻帶寬為200KHz。下行速率：大于160kbps，小于250kbps。上行速率：

大于160kbps，小于250kbps（MulTI-tone）/200kbps（Single-tone）。NB-IoT允許

時延10秒。除了車聯網出現NB-IOT的運營模式外，其他應用的商業模式還沒有形成。提

供車聯網、平安城市，面對高速率的應用場景。

為什么物聯網會涉及到這么多通信技術？李文耀認為，就是物聯網涉及到紛繁復雜的應

用場景，不同應用場景有不同的需求，不同的需求就需要不同的技術，導致了無線通信技術

多樣化。

李文耀最后展示了蜂窩物聯網多種接入融合組網方案圖，核心點包括核心網、接入網和

IOT平臺，全國一張網，后面有大數據平臺和物聯網平臺。

物聯網（IoT）市場的迅速膨脹給面臨用戶增長瓶頸的電信業界帶來新的方向與紅利機會，

而蜂窩窄帶物聯網（NB-IoT）則是打開這個市場的一把鑰匙。

華為預測，到2025年全球將有1000億個連接，其中大部分與物聯網有關；另一項第

三方預測則認為，到2020年IoT全部產業鏈價值有望達到3萬億歐元。但是直到今天，電

信行業對物聯網發展的參與程度都相當有限，僅有10%的物聯網應用基于蜂窩網絡。

“NB-IoT是蜂窩產業應對萬物互聯的首選。蜂窩網絡覆蓋遼闊，NB-IoT本身又較之

現有物聯網聯接技術具備顯著優勢。”華為無線網絡產品線首席戰略官余泉告訴C114。來

自全球移動通信系統協會（GSMA）的預測顯示，NB-IoT的出現將極大促進蜂窩物聯網產

業發展，在2020年會達到30億的聯接；Machina亦預測，NB-IoT未來將覆蓋25%的物

聯網連接。

他指出，NB-IoT要成功，必須有一個開放的產業平臺支持；而2016年將是NB-IoT

產業非常關鍵的一年，標準、芯片、網絡以及商用的應用場景都會成熟。

華為無線網絡產品線首席戰略官余泉

就在2016年世界移動通信大會（MWC 2016）前夕，全球首屆NB-IoT產業全球峰會

在巴塞羅那舉行，匯聚了業界的最重磅企業和組織。GSMA聯合華為、沃達豐、中國移動、

中國聯通等共同發起成立了NB-IoT Forum。

NB-IoT：蜂窩產業應對萬物互聯首選

以手機SIM卡計，移動用戶規模已經超過全球人口，即滲透率超過100%。人口紅利

漸逝下，物聯網有望成為運營商們新的增長來源，并且空間巨大。

傳統行業亦擁有強烈的物聯需求，以提升效率、實現數字化轉型。各國都已紛紛制定了

驅動計劃，諸如德國“工業4.0”、美國“先進國家制造戰略”、中國“互聯網+”和“智能

制造2025”，從中可以看到對物聯網的巨大需求。

“從商業角度出發，蜂窩網絡截至目前已經覆蓋了全球90%以上的人口和50%以上的

地理范圍。”余泉指出，如果在現有蜂窩網絡上能夠提供一項足夠有競爭力的技術，運營商

很快就能從人的互聯世界進入物的互聯世界，就能將覆蓋優勢轉化為實際收入。

他介紹說，NB-IoT相較現有物聯網技術和傳統蜂窩技術具備4個方面優勢。首先在于

覆蓋，NB-IoT比傳統GSM網絡增益20dB，覆蓋面積擴大10倍。第二海量聯接，NB-IoT

每扇區可以提供10萬個聯接，目前全球約有500萬個物理站點，假設全部部署NB-IoT、

每站點三個扇區，那么可以接入的物聯網終端數將高達4500億個。

第三低功耗，NB-IoT功耗僅為GSM的1/10，終端模組使用AA電池可以獨立工作

10年而不用充電。第四低成本，模組成本有望降至5美元之內。而未來隨著技術演進及市

場發展帶來的規模效應，功耗和成本還有望進一步降低。

在安全性和抗干擾上，基于授權頻譜的NB-IoT亦優于基于非授權頻譜的WiFi、藍牙

等，從空口上就已經進行了加密，3GPP也會討論加密機制。

NB-IoT成功離不開開放平臺

物聯網應用將是一個長尾市場，且足夠細分而參與者廣泛，NB-IoT的成功離不開一個

開放平臺。

“從GSMA網站上可以看到，NB-IoT Forum的創始成員名單非常長，但是我更想強

調的是有20家垂直行業玩家參加了峰會。我們要面對的垂直行業玩家可能有數千家，還有

很多工作要做，但是這個轉變是可喜的。”余泉告訴C114。

他認為，NB-IoT的生態系統應該是一個開放的體系，在標準制定的過程中、在應用推

動過程中、在技術的實現上，都需要眾多玩家一起做貢獻：“蜂窩產業歷史上幾十年來都有

著開放、合作這樣的一個傳統，才能夠達到今天這樣非常高的成就。我相信在NB-IoT也會

重復這樣的開放、合作，從而帶來新的商業成功，同時對社會、對經濟起到非常好的促進作

用。”

華為常務董事、戰略Marketing總裁徐文偉在另一場媒體圓桌中也強調，只有敞開自

己、開放合作，才能開拓產業新格局：“所謂的開放，首先就是讓大家往同一個方向走，這

樣的話產業才會做大。”

除了NB-IoT Forum，華為Open Lab也是一個重要的開放平臺。Open Lab的目的是

提供一個開放的合作平臺，在此基礎上促進產業生態鏈的健康發展，和合作伙伴進行集成驗

證、聯合創新，實現產業鏈價值聚合，華為目前正在全球范圍建設10個Open Lab。

“通過Open Lab，垂直行業的廠商就能夠很輕松地在實際的網絡環境中去驗證他的技

術、驗證他的網絡、驗證他的商業模式。”余泉稱，在Open Lab中，已經出現了許多用戶

案例，除了智能抄表、智能停車，還有垃圾處理、智能跟蹤、智能物流等。

華為希望通過開放態度，吸引更多垂直行業玩家參與到NB-IoT Forum和Open Lab

工作中：“有句成語叫越俎代庖，讓我們來想具體有哪些應用一定不會特別合適。而提供了

一個使能平臺之后，他們都能夠主動地去基于他們的業務做創新。”

華為副董事長、輪值CEO胡厚崑曾提出，在有其他競爭技術的情況下，開拓物聯網市

場時不我待，呼吁業界發力標準、成本及生態。

“2016年是NB-IoT的關鍵一年，因為產業都將在各方面取得較大進展。”余泉表示，

預計NB-IoT標準將在今年6月的3GPP R13完成。

NB-IoT標準化的源頭可以追溯至華為與沃達豐于2014年5月共同提出的NB-M2M。

由這兩家公司首倡的窄帶蜂窩物聯網概念一經提出即得到了業界的廣泛認可，隨后高通、愛

立信等越來越多的行業巨頭加入到這一方向的標準化研究中。為了促進標準的統一有利于產

業發展，最終3GPP在2015年9月RAN全會達成一致，確立NB-IoT為窄帶蜂窩物聯網

的唯一標準，并立項為Work Item開始協議撰寫。

運營商方面，中國移動、中國聯通以及沃達豐、德國電信、阿聯酋電信、意大利電信、

AT&T等全球頂尖運營商皆已圍繞NB-IoT發布了各自的發展方略，并展開試點。

“我們看到有很多芯片廠家和模組廠家都計劃在今年支持NB-IoT。就網絡設備供應商

來說，華為在今年下半年就會支持NB-IoT；根據其他網絡設備供應商的路標，他們也會在

今年支持。”余泉坦言，即便如此，運營商還是認為進度不夠快。

而在用例層面，智能抄表、智能停車、智能跟蹤等應用已經完成了驗證，預計今年下半

年就會有商用網絡出現，2017年將進入規模部署階段。