窄帶物聯網(NB-IoT)是一種專為物聯網(IoT)開發的新型低功率廣域(LPWA)技術，適用于需要少量數據，長時間和室內覆蓋的設備。
3GPP決定在2015年9月的會議上對NB-IoT進行標準化，標準于2016年6月完成。這些標準在其針對LTE Advanced Pro的第13版中被凍結，現在只能進行必要的向后兼容變更。NB-IoT在后期版本中繼續發展，具有新功能，例如支持多播和定位。
什么是LPWAN?
低功耗廣域(LPWA)技術填補了移動(3G，LTE)和短距離無線(例如藍牙，WiFi和ZigBee)網絡之間的空白。它們專為機器通信而設計，為需要低移動性和低數據傳輸水平的設備和應用程序提供連接，因此對于物聯網的開發至關重要。
顧名思義，它們具有低功耗并提供廣域覆蓋。它們還必須是低成本的，以便能夠在物聯網中連接數十億個設備。
為何選擇NB-IoT?
LPWA這一術語是在2013年創造的。2015年11月，3GPP成立了一個工作組，合并華為的Cellular IoT(NB-CIoT)技術(與劍橋Neul合作開發，華為以2014年9月的2500萬美元收購，以及沃達豐(Vodafone)和諾基亞，愛立信和英特爾提出的NB-LTE技術。NB-IoT就是結果。
全球三大電信基礎設施制造商的支持，以及它可以部署在現有移動網絡上并在許可頻譜中運營的事實，確保了強大的行業支持，第一個NB-IoT標準于2016年6月完成。
3GPP還針對不同的用例設置了兩種其他LPWA技術的標準。NB-IoT專門針對低吞吐量物聯網應用。與LTE-M(也稱為LTE-MTC)相比，它被認為具有成本和覆蓋優勢，LTE-M支持各種IoT應用，包括內容豐富的應用。EC-GSM-IoT(擴展覆蓋范圍GSM-IoT)通過在GSM網絡上部署的新軟件優化用于IoT設備的現有GSM網絡。這三種技術也被稱為“移動物聯網”或“蜂窩物聯網”技術。
非標準化LPWA
還有一些替代的專有LPWA技術，例如LoRaWan和Sigfox，它們已經商業化，但尚未標準化且不使用許可頻譜。它們在單獨的指南中有詳細介紹。
進一步閱讀：什么是LTE-M?
進一步閱讀：什么是LPWAN?
NB-IoT會做什么?
NB-IoT(以及其他LPWA技術)將實現物聯網中數十億設備的連接，這些設備將用于機器對機器(M2M，或機器類型通信，MTC，在3GPP中)而非人類通信。后者具有高吞吐量和低延遲需求，例如會話，實時視頻和音樂流。
相比之下，M2M設備具有較低的數據傳輸速率，并且不經常需要數據，因此NB-IoT處理少量相當不頻繁(但通常是常規)的雙向數據。
M2M設備和傳感器將用于廣泛的行業和應用中，這些行業和應用將需要大量低吞吐量設備，并且通信延遲不會導致物質損失。其中一個早期用例是能量計和水表，其中計量表不需要經常或實時傳輸數據，并且可以位于難以到達的位置。
這延伸到其他計量類型的應用，如智能街道照明和停車應用，但潛在的使用案例遠遠超出了這一點。NB-IoT可用于智能跟蹤，從全球物流網絡到寵物監控，智能工廠，家用電器到奶牛和綿羊。共享自行車計劃或酒店房間的智能鎖有機會，名單幾乎無窮無盡。
由于它使用具有許可頻譜的網絡，因此NB-IoT比非標準化LPWAN更安全，支持用戶識別機密性，實體認證，機密性，數據完整性和移動設備身份。與未經許可的頻譜LPWA解決方案相比，它也更不容易受到干擾，并且能夠實現全球漫游。
怎么做呢?
NB-IoT(和其他LPWA技術)開發背后的主要驅動因素是降低成本(在設備和部署方面)和功耗，同時增加覆蓋范圍和可連接設備的數量，與蜂窩和其他無線網絡相比。
M2M設備通常采用電池供電，不與主電源相連，因此NB-IoT承諾一次充電可實現長達10年的電池續航時間。它采用的技術使設備能夠在數據不傳輸時關閉電源，以及增強的非連續接收(eDRX)以延長電池壽命。
NB-IoT針對低吞吐量進行了優化，無論是長距離還是短距離，并且具有優化的數據傳輸以支持小的間歇性數據塊。支持大約200kbps的上行鏈路和下行鏈路速率。
必須有無處不在的覆蓋范圍才能使物聯網應用程序正常工作，覆蓋遠距離和深度滲透。因此，NB-IoT必須覆蓋偏遠和農村地區，難以到達的地方，如地下位置和內部建筑物。與GSM網絡相比，NB-IoT中的功率譜密度(PSD)增強和重復可以提供20dB的覆蓋增益，使區域覆蓋率提高約10倍。
NB-IoT僅需要200kH的帶寬(因此稱為“窄帶”)，這意味著它可以在現有蜂窩網絡附近運行。
盡管NB-IoT設備的早期成本與GSM和GPRS相當，但由于更簡單的底層技術，預計需求將大幅下降。3GPP認為單位成本將降至每個模塊5美元以下。
NB-IoT的發展
2015年12月，華為，沃達豐和瑞士制造定位和無線半導體及模塊的u-blox進行了他們所宣稱的首次成功的預標準NB-IoT商業試驗。沃達豐和華為將這項技術整合到西班牙沃達豐的網絡中，并向水表中的u-blox模塊發送消息。u-blox于2016年6月宣布其聲稱是世界上第一個NB-IO模塊，沃達豐和華為于2016年9月在西班牙完成了NB-IoT的首次商業試驗。u-blox繼續更新其NB-IoT模塊，定期推出新產品。
GSMA NB-IoT論壇旨在促進全球NB-IoT解決方案的商業發布，以加速廣泛采用，并促進合作伙伴之間的協作，以確保漫游和互操作性。由沃達豐的Luke Ibbetson擔任主席，華為，德國??電信和T-Mobile美國代表擔任副主席。其他三家英國運營商的母公司都是會員。在2018年4月，GSMA發布了其NB-IoT部署指南的第二版，其中包括旨在幫助運營商部署網絡和設備以確保互操作性和平滑漫游的非約束性指南。這些建議是由GSMA NB-IoT論壇根據在歐洲，中東，非洲，南美洲和亞太地區的40多個國家部署NB-IoT網絡的13家運營商的意見制定的。
根據GSMA，截至2018年9月全球推出的66個商用移動物聯網網絡中，有50個是NB-IoT(其他為LTE-M)。大多數人在歐洲，由沃達豐領導，在9個國家(包括南非)部署，T-Mobile則在7個國家部署。那時沒有運營商在英國推出。
2017年5月，O2成為第一家公開確認將試用符合3GPP標準的物聯網連接的英國運營商，其“實時試驗[2017年]將獲得更多實用的技術洞察力”。它沒有確認是否會試用NB-IoT或LTE-M，還有本地LoRaWAN和Sigfox部署，并且沒有進一步的發展。母公司Telefonica明顯對沖其賭注，于2015年2月投資Sigfox，兩年后達成全球協議，將Sigfox技術整合到其托管連接平臺。Telefonica在西班牙有一個商業NB-IoT網絡，但其全球子公司都沒有效仿，盡管試驗可能正在進行中。
EE也在保持其選擇權。它正在倫敦和米爾頓凱恩斯的智能城市部署中使用LoRaWAN，并在2017年中期表示它將在“未來幾個月”部署NB-IoT，同樣模糊可能的位置。它還表示正在探索LTE-M。同樣，關于NB-IoT的任何試驗或可能的商業發布，EE都沒有進一步的信息。
相比之下，沃達豐已經對NB-IoT進行了大賭注，到2018年9月，有9個商業網絡正在進行，其他地方可能正在進行試驗，盡管英國還沒有確認。2016年4月，華為和沃達豐在紐伯里開設了第一個Narrowband-IoT開放物聯網實驗室，用于開發與NB-IoT技術相關的產品和應用。
很明顯，NB-IoT部署正在全球范圍內擴展，部分原因在于GSMA致力于確保互操作性和漫游。但是，與其他LPWAN技術一樣，英國顯然落后于其他歐洲國家，并且任何運營商都沒有堅定承諾在商業基礎上部署NB-IoT。
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