面向物聯網的蜂窩窄帶接入（NB-IoT，Narrow Band Internet of Things）系統，是利用蜂窩移動通信技術為物聯網（IoT）提供網絡服務的一種通信系統。當然，NB-IoT屬于物聯網的網絡層，它使用了數字蜂窩移動通信網絡來實現物-物互聯。之所以選擇數字蜂窩移動通信網絡，主要是因為該網絡的廣域覆蓋性。這樣，物聯網終端可以實現廣數量連接和廣地域連接，為物聯網的廣泛應用提供了一種技術策略。

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一、引述

1、NB-IoT的概念

面向物聯網的蜂窩窄帶接入（NB-IoT），簡稱窄帶物聯網（NB-IoT）。在我國的相關標準中，對窄帶物聯網（NB-IoT）的定義是：基于E-UTRAN技術，使用180kHz的載波傳輸頻帶，支持低功耗設備在廣域網的一種蜂窩數據連接技術，具備廣覆蓋、支持海量連接、支持低時延敏感、低功率的特點。由該定義可知，一是，在我國，NB-IoT利用的是第四代蜂窩移動通信網絡，即LTE的演進無線接入網（E-UTRAN）和演進的分組域核心網（EPC）。理論上，NB-IoT也可以部署在GSM網絡或3G網絡上的。二是，之所以稱為窄帶物聯網，是因為它只使用LTE無線網絡的180kHz載波帶寬來傳輸數據，僅為用戶提供數據包較小、收發不頻繁的數據包（包括IP數據包或非IP數據包）。三是，窄帶物聯網（NB-IoT）具有下表1-1所表述的特點（包括優、缺點），特別適用于低功耗廣覆蓋（LPWA，Low Power Wide Area）類業務的開展部署。

表 1-1：面向物聯網的蜂窩窄帶接入（NB-IoT）的特點

2、關于蜂窩物聯網的概念

事實上，窄帶物聯網（NB-IoT）技術是蜂窩物聯網（C- IoT，Cellular- IoT）技術的一種。蜂窩通信技術是大家比較熟悉的概念，即它是通過將地理區域劃分為多個小區（形象地稱之為蜂窩），實現設備（包括可移動設備）之間通信的一種無線通信技術。蜂窩物聯網（C- IoT）則是利用蜂窩無線通信技術實現物聯網的一種無線網絡技術，其中就包括窄帶物聯網（NB-IoT）技術系統、基于增強機器類通信（eMTC）技術系統等。蜂窩物聯網（C- IoT）對推動物聯網的發展起到極大的推動作用。NB-IoT技術與基于eMTC技術作為蜂窩物聯網的主流技術，是由3GPP推動與制定、基于授權頻段的物聯網網絡技術。其依托運營商的LTE等公用移動通信網絡，能夠實現快速、規模部署，具備低功耗、廣覆蓋、大連接等特征。NB-IoT技術可用于數據速率低、靜止或低速移動的物聯網應用，eMTC技術適用于數據速率較高、移動性較強的場景。

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3、NB-IoT技術的標準

由于NB-IoT是基于LTE網絡，因此NB-IoT技術的標準應滿足3GPP關于LTE網絡的技術規范，特別是對于LTE的演進無線接入網（E-UTRAN）應滿足R13版本的要求（見3GPP TS36.300 v 13.5.0的規定）。

由于NB-IoT系統支持的功能是結合物聯網的特點，對LTE系統功能的簡化（裁剪了大量的LTE的系統功能），為此，我國信息通信標準化部門，依據3GPP的相關規范，編制制定了NB-IoT技術的通信行業標準，為我國NB-IoT系統的應用提供了技術支撐。

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二、NB-IoT的架構

面向物聯網的蜂窩窄帶接入（NB-IoT）系統的架構如下圖2-0所示。它主要是由NB-IoT終端或設備、NB-IoT網絡和NB-IoT管理平臺等所構成。

圖 2-0：NB-IoT的架構

1、NB-IoT終端

NB-IoT終端或稱NB-IoT設備，根據其用途和功能的不同可分為多種類型。NB-IoT終端包含有射頻模塊，能夠與LTE網絡中的基站進行收發交互。終端根據其連接設備的不同應提供響應的兼容性接口，如空中接口、USB接口等。NB-IoT終端的邏輯結構如下圖2-1所示，它包含能進行無線信號收發、基帶處理和高層應用的ME設備和一個可以保存數據、程序和安全身份識別的智能卡（UICC）。UICC可以是可插拔SIM/USIM、貼片式SIM/USIM（eUICC）或其它SIM形態中的一種或多種。MT設備邏輯上可以進一步分為更小的單元設備，分別是負責無線接收和發送及相關功能的MT設備和負責允許端到端高層應用的TE設備。MT設備和TE設備之間可以通過多種物理方式（有線或無線）實現連接。

圖 2-1：NB-IoT終端的邏輯結構

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2、NB-IoT網絡

NB-IoT網絡是經過簡化的LTE網絡，包括其無線接入網（E-UTRAN）和核心網（EPC）。NB-IoT網絡及與NB-IoT終端間的關系如下圖2-2所示。基站（eNB）與核心網通過S1接口連接；基站與基站間通過X2接口連接；基站與NB-IoT終端通過空中接口（Uu接口）連接。

圖 2-2：NB-IoT網絡邏輯結構

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3、NB-IoT管理平臺

NB-IoT管理平臺是一個基于NB-IoT技術，為各類物聯網應用提供連接、數據采集和傳輸、服務管理的綜合性平臺，它可以提供NB-IoT應用的智能化管理。該平臺往往采用模塊化設計、層次化結構，通常包括數據采集模塊、數據處理模塊、數據服務模塊等，同時可以把數據開放給第三方應用系統。NB-IoT管理平臺在不同的物聯網應用會有所不同。

三、NB-IoT系統的相關技術

1、工作模式

依據我國NB-IoT系統的相關通信行業標準要求，窄帶物聯網（NB-IoT）的工作模式分為：獨立工作模式、帶內工作模式和保護帶工作模式，其具體含義詳見下表3-1，也可用下圖3-1所示。由圖表可知，所謂NB-IoT的工作模式，是指NB-IoT系統空中接口（基站與終端共同遵守）的對工作頻率的部署模式。各電信運營商可根據各自的使用策略及未來的發展規劃合理選擇其工作模式。

表 3-1：NB-IoT系統工作模式的含義

圖 3-1：NB-IoT系統工作模式的圖示

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2、工作頻率的配置

依據3GPP R13版本中的規定，NB-IoT系統可使用的頻段為14個（其中頻段號沿用了LTE定義的頻段號），具體詳見下表3-2-1；在我國通信行業標準YD/T 3335《面向物聯網的蜂窩窄帶接入（NB-IoT） 基站設備技術要求》中規定，NB-IoT基站設備在不同工作模式下的系統帶寬配置應符合下表3-2-2的要求。NB-IoT系統基于半雙工頻分復用（DH-FDD）的模式進行工作。其單頻點工作帶寬180kHz，可采用異頻組網、單載波同頻組網和多載波同頻組網的組網模式。高干擾的局部區域可采用異頻組網；高業務連接密度區域可采用多載波組網。

表 3-2-1：3GPP R13版本規定的NB-IoT系統可使用的頻段一覽表

表 3-2-2：NB-IoT基站設備在不同工作模式下的系統帶寬配置

需要指出的是：關于NB-IoT系統使用的工作頻段還應遵循國家無線電管理部門對該技術使用頻段的許可要求。

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四、NB-IoT系統的應用

由于NB-IoT系統本身具有的特點（見表1-1），使得其在我們日常生活中得到了廣泛地、大量的應用，涉及到眾多領域，下表4羅列了相關應用場景（10個）。當然，未來隨著技術的不斷發展，將在更多的領域得到應用。

表 4：NB-IoT系統的應用場景

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