一文带你了解NB-IoT标准演进与产业发展

本文分享自华为云社区《一文带你了解NB-IoT标准演进与产业发展》，作者：万万万。

我们都知道，物联网的场景和手机、电脑在使用的传统互联网是不太一样的。那么，就无线通信场景而言，物联网有什么样的特点呢？首先，感知层的物联网设备在进行数据收发的时候，那些数据包是比较小的，并且收发的频率也是比较低的，有的时候每天只需要发送不到十个数据。其次，为了提高物联网设备的使用寿命，这些设备对能源的消耗是比较小的，所以这也要求设备在通信的时候功耗也是要比较低的。

总结起来，就是无源、小包、偶发的通信需求。基于这样的场景需求，就要求通信网络必须要是功耗低，覆盖广的，也就是LowPowerWideArea的场景。

在LPWA场景当中，当下最热门的一项技术莫过于NB-IoT通信技术。它被广泛使用于现如今的公共事业、城市管理当中，所以了解NB-IoT的技术细节以及解决方案对学习物联网就显得很重要了。

本文将带大家详细了解NB-IoT标准演进与产业发展。

NB-IoT技术标准最早是由华为和沃达丰主导提出来的，之后又吸引了高通和爱立信等一些厂家。从一开始的NB-M2M经过不断的演进和研究，在2015年的时候演进为NB-IoT，在2016的时候，NB-IoT的标准就正式被冻结了。当然，NB-IoT的标准依然在持续的演进当中，在17年的R14当中就新增了许多特性，到了R14版本，NB-IoT具有了更高的速率，同时也支持站点定位和多播业务了。在2020年7月9日最新召开的会议上，NB-IoT这项技术已经被正式接纳为5G的一部分了。

这一事件对于NB-IoT来说有一个什么样的好处呢？当NB-IoT这项技术被归为5G的标准之后，也就是说，即使是通过NB-IoT接入网络的物联网设备，最终也可以连接5G核心网，享受5G的边缘计算、网络切片等一些服务。所以，这一事件对于NB-IoT来说是非常非常重要的。但是由于现阶段的NB-IoT并不支持接入5G网络，所以该技术在后续仍需要经过不断的演化和技术的演进才能进入5G网络当中。

图1全球运营商LPWA技术选择分布

从上图可知，全球大多数的运营商在进行LPWA技术选择的时候都是先选择去部署一张NB-IoT的网络，之后再去部署一张eMTC的网络。其原因在于运营商都是倾向于先去部署一张他们本来没有的网络，因为之前没有像NB-IoT这样的网络去支持低功耗广域网的场景，并且也从来没有专门为了设备去设计一张网络供物联网终端设备来使用。

之前所使用的运营商网络其实都是给人来使用的，为了方便人们的通信，所拥有的语音通信以及越来越高的传输速率等等。但是NB-IoT不一样，这张网络速率是非常慢的，人类去使用的话体验肯定是非常差的，但是这张网络对于底层的设备来说是非常合适的。原因之一是因为覆盖范围非常广，另一个原因是能耗低，速率低等。至于eMTC这张网络，它的速率相对于NB-IoT是要高的，并且还支持语音通信，所以它与用户现在正在使用的2G网络是比较相近的。所以在2G网络退网之后，运营商就可以选择使用eMTC去代替2G网络来进行使用，这就是大部分运营商选择先部署NB-IoT网络再部署eMTC网络的原因。

对于运营商来说，除了有选择技术的问题之外，另一个就是频谱选择的问题，因为这是一个避不开的问题。如果要满足低功率广域网的场景的话，网络的频段要够低，因为它既要满足广覆盖，还要满足网络的穿透性。大部分感知层的物联网设备，像气表、水表等，它们是被放在厨房的柜子里的，相当于是被层层遮蔽的，如果网络穿透力不够的话是没有办法跟设备进行连接的。

图2全球运营商NB-IoT频谱选择

同时，频段越低穿透性越强，频段越高穿透性越弱。所以由图2可以看到，对于运营商来讲，他们相当于把最合适的一部分频段都拿出来了。所以大部分的运营商都是在700到900M这一部分也就是SubG频段来进行部署。当然，也有少数的部分像中国联通他有一部分是放在1800M。所以在上文中提到的，NB-IoT网络主要是部署在SubG频段的，而不是说全部都是在SubG频段原因就在于此。

另外，由于NB-IoT的网络是基于4GLTE的网络的。所以运营商会在4G的基站中选择一部分基站去做软件升级来作为NB-IoT的基站。但是中国联通不一样，因为中国联通的4G基站就是基于3G基站升级得到的。所以就相当于它可以直接使用3G1800MHz的基站升级得到NB-IoT的基站，所以联通经过基站平滑升级之后，就直接在1800M使用NB-IoT网络，节省了很大的成本。这也就是为什么中国联通可以在1800MHz部署NB-IoT网络。

除了网络技术，基站和频段之外，如果想要使用这个网络也得有支持设备与基站连接的芯片。所以华为早在R13就推出了Boudica120芯片，由于它推出的比较早，所以芯片的功能并不是特别强，只支持SubG频段，并且也不支持移动性这些在R14才演进的特性。所以基于R14的一些新特性，华为又推出了Boudica150芯片来满足新特性的使用。

图3NB-IoT产业生态

图3为NB-IoT技术的应用情况，其实NB-IoT所涉及的领域是比较多的。像水表、气表、路灯、智能停车等等应用当中都有涉及。

近日，3GPP正式向ITU-R（国际电信联盟）提交5G侯选技术标准提案。其中，低功耗广域物联网技术NB-IoT被正式纳入5G候选技术集合，作为5G的组成部分与NR联合提交至ITU-R。据悉，ITU-R对提交的5G标准提案进行复核后，将于2020年正式对外发布。

这将意味着，NB-IoT可在NR in-band部署，支持接入5G核心网；同时，NB-IoT 3GPP标准将持续演进，成为5G mMTC关键组成部分。

对于NB-IoT未来的发展，3GPP曾指出NB-IoT将继续服务于5G LPWA用例（即mMTC，海量机器通信），成为5G技术规范中不可或缺的组成部分。若提案最终复核通过，那么在明年6月份的ITU会议之后，NB-IoT将正式成为5G mMTC的一个可以演进的方向。

7月31日，在“5G物联网产业生态大会”上，华为蜂窝物联网产品线副总裁刁志峰表示，“NB-IoT在协议标准上属于5G，这一块的部署可称为5G NB-IoT；此外，投资NB-IoT，就是投资5G。”

5G技术的应用场景是方方面面的，按照不同的技术特点，可以分为以下几种：

NB-IoT为什么能够成为5G mMTC的标准呢？雷锋网通过其他途径了解到，有观点认为：

2018年，NB-IoT技术经历了高速的发展，用一年时间走完2G六年的路，预计2019年NB-IoT全球连接数将过亿，其模组价格与2G模组持平，价格方面将小于22RMB（甚至低至15RMB）。

就现阶段NB-IoT全球商用网络的部署，雷锋网了解到，其已有79家商用网络运营商入局，而LTE-M为31家。相比eMTC和LoRa，NB-IoT凭借技术和产业优势，在美国已有较好的网络覆盖情况，成为美国四大运营商AT&T、T-Mobile、Sprint和Verizon新的赛道。此外，商用情况较好的NB-IoT应用案例其优势也慢慢凸显出来。

NB-IoT在国内大规模的商用案例，主要有以下几个方面：

在海外，NB-IoT已实现的大规模商用的应用案例则有，例如：摩托车监控（泰国）、羊联网（挪威）、气表（韩国）、智慧门锁（西班牙）、智慧停车（德国）等，未来NB-IoT还将继续发力海外市场。

刁志峰在会上表示，NB-IoT业务场景将从2G/2B向2C端延展，2019年燃气、水表、烟感、电动车防盗将进入干万级规模；而门锁、跟踪类、白电等将进入百万级规模；此外，智慧社区、智慧家庭将成为新的场景化规模应用的市场。

华为既做NB-IoT芯片，也做5G芯片，那么该提案通过后，是否会给华为现有的产品形态带来影响，先前已上线的NB-IoT基站和应用是否面临退网风险？

雷锋网了解到，该提案提交的信息就是华为现在的产品，因此对华为NB-IoT芯片和5G芯片的产品形态没有任何影响。

5G的到来，对NB-IoT的应用也不会有任何影响。NB-IoT属于5G，它可以部署在5G上，也可以部署在4G上，还可以部署在2G上。NB-IoT是一个新的技术，所以原先的NB-IoT基站不存在任何退网的风险。

刁志峰表示，投资NB-IoT，就是投资5G。未来的10年，甚至20年、30年，华为的NB-IoT会保持目前这种部署。2019年，华为NB-IoT的目标是完成一个亿的用户数，现在已经接近6000万。后续，NB-IoT的市场还会有很大的增长空间。

2017年，华为先后推出了NB-IoT芯片Boudica 120和Boudica 150，雷锋网从其他渠道获悉，传闻中华为将于2020年推出的NB-IoT芯片Boudica 200，这个芯片可能会把很多东西都集成进去，例如AP和相应的一些安全机制等，此外，支持3GPP R14和R15的标准也会集成进去。其中很重要的一点是，华为该系列的NB-IoT芯片会持续的向外开放，提供给所有的模组厂家使用。

雷锋网了解到，目前，华为海思整个NB-IoT芯片已经超过了2000万片，预计到2023年或更早一点的时间，将会实现超过10亿的连接。

对于NB-IoT被划到5G，很多行业人士对已上线的设备是否面临退网风险这个问题表示担心。在了解了NB-IoT为什么能成为5G mMTC的标准之后，以及现阶段NB-IoT的网络部署和行业应用情况，以及刁志峰会上的发言后，对此问题大可不必太过担心，因为当前NB-IoT投资将作为5G的一部分被继承下来。

联通物联网有限责任公司总经理陈晓天也曾表示，今年是5G 最热的元年，而前两年是NB-IoT，这对物联网来讲是一个很好的机会。如今大家的关注点都在5G上，而我个人认为，NB-IoT即将进入规模化的商用。

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