世界有多大，物聯(lián)網(wǎng)就有多廣!NB-IoT作為開啟物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的金鑰匙，近一兩年來，不論是從政府專門出臺(tái)支持政策的紅頭文件，還是運(yùn)營商巨資組建的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)、大手筆補(bǔ)貼等，都在不斷打破NB-IoT的落地壁壘，為規(guī)?；逃娩伷降缆?。

　　上周，亞洲電子行業(yè)頂級(jí)盛會(huì)“慕尼黑上海電子展”正式落下了帷幕，在15日的國際嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新論壇上，來自鄭州大學(xué)的國家無線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組專家——侯維巖教授以“智能制造與窄帶無線通信新技術(shù)NB-IoT”為主題作了精彩的分享。從工業(yè)4.0到中國制造2025，再到無線通信，侯維巖教授從技術(shù)背景、發(fā)展歷程、應(yīng)用實(shí)踐、行業(yè)現(xiàn)狀與市場等多個(gè)維度對NB-IoT作了詳細(xì)梳理。

　　在4G時(shí)代，除了傳統(tǒng)的LTE通信方案之外，華為研發(fā)了面向行業(yè)M2M應(yīng)用的eLTE技術(shù)，即將LTE技術(shù)移到2.4G/5G免授權(quán)頻譜上，形成了eLTE-U寬帶物聯(lián)和eLTE-IoT窄帶物聯(lián)兩種技術(shù)。eLTE-U技術(shù)是一種半徑5，6 公里的廣域覆蓋連接的專網(wǎng)技術(shù)，面向智慧園區(qū)、安監(jiān)環(huán)保、智慧交通等多個(gè)需要大帶寬、高移動(dòng)、低時(shí)延、高頻度數(shù)據(jù)大的行業(yè)應(yīng)用。eLTE-IoT窄帶是一種高可靠、多連接、小數(shù)據(jù)、低頻度的無線技術(shù)，特別適應(yīng)于低功耗中長距物聯(lián)網(wǎng)需求的場合。在過去的幾年中已經(jīng)獲得了一定的發(fā)展。但限于自己的“專網(wǎng)”技術(shù)限制，很難獲得業(yè)界廣泛的支持，只能應(yīng)用于一些高端的工業(yè)無線通信網(wǎng)絡(luò)場合。

　　隨著4G LTE系統(tǒng)在全球的大規(guī)模商用，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)提上了快速研發(fā)的日程。5G網(wǎng)絡(luò)能夠提供更高的峰值傳輸速度以及更大的系統(tǒng)容量、更低的傳輸延遲以支持全新的應(yīng)用場景、更高的頻譜以及能量利用效率、支持海量的M2M設(shè)備以及更高的設(shè)備密度。與現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)相比， 5G能夠?yàn)榇罅康牟煌悇e的M2M應(yīng)用提供不同QoS等級(jí)的服務(wù)。5G的一個(gè)目標(biāo)是能夠針對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)以及應(yīng)用需求，在工業(yè)現(xiàn)場層網(wǎng)絡(luò)提供機(jī)器之間M2M超可靠通信服務(wù)。

　　5G時(shí)代的蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)制定了3個(gè)應(yīng)用場景或分目標(biāo)：eMBB、mMTC和URLLC。其中的mMTC是針對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用。NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù))就是面向mMTC的一個(gè)海量強(qiáng)連接、深度覆蓋、穩(wěn)定可靠且低功耗的優(yōu)異技術(shù)。其構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的頻段，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)5G的平滑升級(jí)，是5G時(shí)代的一個(gè)強(qiáng)有力的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，自2016年6月成為國際標(biāo)準(zhǔn)后，有望成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)支撐熱門技術(shù)。

　　NB-IoT 技術(shù)是一種 LPWA(低功耗廣域網(wǎng))解決方案，具有以下優(yōu)勢：

　　海量連接：在同一小區(qū)中，NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50~100倍的接入數(shù)，達(dá)10萬連接。

　　超低功耗：NB-IoT設(shè)備功耗小，可以保障電池5年以上的使用壽命。

　　深度覆蓋：NB-IoT比LTE提升20dB增益，覆蓋能力提升100倍，能對傳統(tǒng)無線信號(hào)難以到達(dá)的環(huán)境深度覆蓋。

　　安全可靠：支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密，實(shí)現(xiàn)電信級(jí)的可靠性接入。

　　國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP提出的NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)于2016年六月制訂完成，正式發(fā)布。NB-IoT主要是針對低速率，低功耗，大覆蓋范圍，擁有大量設(shè)備節(jié)點(diǎn)的M2M應(yīng)用。典型的應(yīng)用場景包括：智能泊車，智能水表，智能交通燈，智能物流，智能農(nóng)業(yè)，以及智能工廠等。NB-IoT網(wǎng)絡(luò)由電信運(yùn)營商布置運(yùn)營，可以在廣域范圍內(nèi)支持大量的設(shè)備，同時(shí)對設(shè)備的復(fù)雜度要求也比較低。這可以極大降低硬件以及使用成本，能夠?yàn)楣I(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供很好的廣域覆蓋能力，有利于快速地大規(guī)模推廣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

　　目前以NB-IoT為代表的廣域低功耗網(wǎng)絡(luò)技術(shù)LPWA獲得了長足的發(fā)展。國內(nèi)的相關(guān)電信運(yùn)營商以及設(shè)備公司都在加快推進(jìn)NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)的商用并且挖掘新的應(yīng)用場景。華為與國外知名電信運(yùn)營商沃達(dá)豐(Vodafone)在2016年2月成立了全球首個(gè)NB-IoT開放實(shí)驗(yàn)室對NB-IoT的需求，可能的應(yīng)用場景以及服務(wù)進(jìn)行研究。同年九月在西班牙首都馬德里，華為與沃達(dá)豐完成全球首個(gè)基于3GPP NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)的測試。十月份在馬德里成功演示基于NB-IoT的智能停車應(yīng)用。2017年1月沃達(dá)豐在西班牙馬德里運(yùn)營首個(gè)商用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)在西班牙其他幾個(gè)城市提供NB-IoT服務(wù)。沃達(dá)豐預(yù)計(jì)將會(huì)在西班牙提供支持總共超過一億個(gè)連接的能力。國外知名箱包品牌Samsonite與沃達(dá)豐合作利用NB-IoT提供箱包追蹤服務(wù)。用戶可以通過手機(jī)APP實(shí)時(shí)追蹤支持NB-IoT的Samsonite箱包。思科的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Jasper Wireless也宣布支援NB-IoT服務(wù)。新加坡電信運(yùn)營商與愛立信合作推出了支援NB-IoT的開放平臺(tái)Assured+給物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者以及客戶。

　　國內(nèi)主要通信運(yùn)營商也都在為NB-IoT大規(guī)模商用做前期準(zhǔn)備以及小范圍測試。中國移動(dòng)正在國內(nèi)四個(gè)城市基于其OneNet平臺(tái)對NB-IoT進(jìn)行外場測試。共享單車OFO與中國電信，華為合作提供基于NB-IoT的共享單車服務(wù)，以方便單車計(jì)費(fèi)，實(shí)時(shí)追蹤以及維護(hù)管理。愛立信攜手中國移動(dòng)以及英特爾展示了全球首個(gè)基于NB-IoT的智能工廠應(yīng)用。在他們的應(yīng)用中，智能工廠中的多個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用包括：生產(chǎn)監(jiān)控，倉庫監(jiān)控，包裝以及材料追蹤等。

　　中國電信在2017年5月了完成全國NB-IoT布網(wǎng)設(shè)備的升級(jí)。在2017年6月推出第一個(gè)NB-IoT應(yīng)用計(jì)費(fèi)套餐，設(shè)置了NB-IoT模塊專項(xiàng)補(bǔ)貼。2017年7月完成了全國31省市的NB-IoT實(shí)際測，并對第三方用戶開放NB-IoT入庫測試。2018年2月，中興物聯(lián)NB-IoT模塊順利通過測試，拿到全球首張NB-IoT模塊進(jìn)網(wǎng)許可證。據(jù)最新報(bào)道，2018年2月27日，ofo攜手華為、沃達(dá)豐在西班牙馬德里運(yùn)行搭載NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)智能鎖的小黃車，這是共享單車企業(yè)首次正式在海外落地NB-IoT技術(shù)。

　　NB-IoT預(yù)計(jì)將于2018年中進(jìn)入商業(yè)化成熟期，然而現(xiàn)有的NB-IoT應(yīng)用主要集中在社會(huì)生活公共服務(wù)領(lǐng)域，還很少涉及工業(yè)控制領(lǐng)域。智能工廠要求工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還需要對于大量的低速設(shè)備提供數(shù)據(jù)通信的連接支持、信息分類傳輸?shù)?，并且能夠與其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)議集成?，F(xiàn)在的NB-IoT還只能提供低速的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，不能直接用于自動(dòng)化控制的數(shù)據(jù)傳輸，取代現(xiàn)有的工業(yè)現(xiàn)場中的DCS，F(xiàn)CS等有線或無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　　NB-IoT可以在廣域范圍覆蓋工廠中更多的傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場層的多個(gè)自動(dòng)化控制的子系統(tǒng)的連接，提供控制參數(shù)的設(shè)定，也可以進(jìn)行全域的更廣闊范圍內(nèi)的人員考核、物流跟蹤和定位、智能制造所需的ERP和MES數(shù)據(jù)的小數(shù)據(jù)量的及時(shí)交換等。NB-IoT提供廣域覆蓋的、復(fù)雜惡劣環(huán)境等信號(hào)差的場景中正常通信的能力。即在NB-IoT覆蓋范圍內(nèi)，各種新型的傳感器，各種小型網(wǎng)絡(luò)包括FCS系統(tǒng)、WiFi, ZigBee等可以通過運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)直接連接到遠(yuǎn)程的智能工廠管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工廠不同的功能區(qū)域的有線/無線LAN子網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備的等與遠(yuǎn)程的管理平臺(tái)的連接。這種廣域、強(qiáng)覆蓋連接、小數(shù)據(jù)量傳輸?shù)奶匦郧『脧浹a(bǔ)了前述各種工廠有線/無線子網(wǎng)絡(luò)的不足。