开发者学堂课程【嵌入式之 RFID 开发与应用2020版：NB-IoT 技术特点】学习笔记，与课程紧密联系，让用户快速学习知识。
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NB-IoT 技术特点
内容介绍
一、NB-IOT 在物联网中的地位
二、NB-IOT 的优势
三、NB-IOT 生态
一、NB-IOT 在物联网中的地位
首先场景是视频监控等高速率，可用的接入技术有光纤、3G/4G、Wi-Fi，最大的特点是速度快，包括现在很多 5G 的终端，它的速度是非常快的，另外还有一些场景是没有必要那么快的，智能家居、POS 机、M2M 等，它们要求的是安全稳定，可用的接入技术有 2G/3G/4G 等等移动通信，除了这些移动通信还有 Wi-Fi/ 蓝牙、MTC/eMTC 等等，最后是这种速度进一步降低的，甚至还有很高的延迟，但是它的附属成本很低，包括他的资费很高，应用量非常广，非常大，比如低功耗广域物联网应用（传感器、电水气表、物品跟踪、物流、智慧停车、智慧农业......），就是 NB-IoT，除了 NB-IoT 以外还有非授权频谱技术、SigFox/Lora/Zigbee 等等终端设备的接入，连接终端设备之后可能要通过上面的中速率和高速率的网络来完成与终网的对接，上面讲的设备就是网关设备，有了 NB-IoT 就不需要网关设备也可以连接到终网上面去，而且还能降低成本，过去使用这种方式的原因是可以直接连到公网上面，另一方面也可以降低成本，如果用 3G/4G 连接传感器的话，成本就很高，一个传感器就是 4G 模块，一个模块就几十块钱，资费也就更高了。
二、NB-IOT 的优势
1、授权频谱
它是授权频谱，不用担心使用的频率，如果使用非授权频谱，如果使用的频率过大，有关部门还会找相关负责人谈话。
2、低成本
网络部署成本低，NB-IOT 可直接采用 LTE 网络，利用现有技术和基站。此外，NB-IOT 与 LTE 互相兼容，可重复使用已有硬件设备、共享频谱，同时避免系统共存的问题。设备成本低，是半双工模式，有些 TIS 是全双工的，单接收天线，一边在发出去，一边在接收，且是低峰值速率，也就是资源消耗低，上下行带宽低至180kHz，没必要设置那么大了，且内存需求低（500kByte），现在一个终端设备大概在 10 元左右，资费一年在 10-20 元之间，成本是非常低的。
3、电池寿命长、低功耗
业内目标是在每日传输少量数据的情况下，使电池运行时间达到至少 10 年，最早是具备 PSM 和 DRX，DRX 本身是不连续接收，DRX 的接收是每隔一段时间接收一次，这个间隔时间是从几十秒到几个小时。PSM 是彻底关闭接收通道，它在这个过程中只能接收一次，它的这个时间与 TAU 设置的时间有关，TAU 的时间是比较漫长的过程，所以说 PSM 模式是一个特别的模式，很多传感器也是用的这个原理，上传数据的时候就用一个网络，不上传的时候就进入休眠状态，每到上传的时候就会被唤醒，所以就会功耗低。eDRX 间隔的时间更长，更长的寻呼时间窗口，就是 PTW 这个周期寻呼的时间更长，是在可以接收数据的情况下把功耗降低，在PSM 模式下是完全不能接收了。简单来说这个优势是通过 PSM（节能模式）and eDRX（扩展不连续接收）的技术来实现 NB-IOT 延长电池后面的，PSM 模式下的终端设备仍与网络连接，但自动唤醒前无法接收信号，上传文件时就需要唤醒网络，在不需要网络时就自动休眠，这种深度睡眠有助于节约电源。eDRX 是 Rel-13标准新增的一大特性，可在空闲模式下延长睡眠周期，以减少接收设备的不必要启动，与 PSM 相比，这种技术大大改善了下行链路的可达性。PSM 几天才休眠一次的原因是因为下图中的 TAU 会不定时更新它的PE位置，这个是非常漫长的，得有几天。且协议简单，高效率功率放大器，发送/接收时间短。
4、广覆盖
NB-IOT 在同样的频段下，覆盖能力将比现有网络增益 20dB，比 4G 网络的穿透力更强，使信号能够穿透墙壁或地板，覆盖更深的室内场景，比如地下室。
5、大连接
主要是得益于 OFDMA，OFDMA 是在 FDMA 的基础上发展起来的，FDMA 就是把频带分割成一部分一部分的频带，来提高它的资源利用率，但是这个资源利用率也没有很高，而且很容易被干扰，后来就发展成为 OFDMA，它的特点是把 FDMA 浪费掉的频带进行交叉利用了，随着资源利用完了之后就能够有更多的用户连接，利用的方法主要是利用值域与值域编码，值域编码其实就是平分波图和满分波图存储利用率的区分。理想情况下，每个扇区可连接约 5 万台设备；假设居住密度是每平方公里 1500 户，每户家庭有 40 个设备，这种情况下的设备连接是可以实现的。这里的5万台设备不是指上下行同时又 5 万台用户发出数据，指的是同时有 5 万台在线的设备，但是不能同时发送数据，同时发的话根据带宽只能有 48 台设备，超过 48 台设备 NB-IOT 会自己去协商时间，这个时间其实就几秒到几十秒之间，最多一两分钟就可以实现传输数据。
6、广应用，应用场景多
公用事业：智能停车、消防栓、水/气表、烟雾报警器、垃圾箱、路灯；
个人生活：资产追踪、电子器件、个人/宠物追踪；
工业和农业方面：气体探测器、突然PH值/光学传感器、灌溉控制器、机器报警器等等，在这一方面使用的是比较多的。有关于政府或事业单位的应用场景，比如停车场及相关片区，他们是有运营商参与的，直接提供解决方案，使用得最多的是水表和电表包括路灯等等。
三、NB-IOT 生态
由厂商提供芯片、解决方案，但是一般不做模底，顶多做一个公版，再由模组厂商来设计下一个模块，这个模块主要是来分析不同的应用场景，不同的模块构建也不一样，芯片提供的解决方案是一套完整的，但是不同的场景不需要把所有的功能都实现，考虑到功耗，考虑到不同的带宽和延迟，所以不同的场景解决方案也就不一样。终端厂商拿到这个步骤和方案之后再去做具体的应用，以及自己的产品，应该用什么解决方案，再进行修改，最后避免不了的是要跟运营商打交道，要经过运营商买流量或者买次数进行一个交付，它是有很多运营商的，比如中国移动，联通等等，实现一些软件的功能的开通，包括续费都是它，如果带宽出现续费等等问题，都可以连续运营商进行查看。生态图如下：
