什么是窄带物联网，与物联网的区别是什么，主要用在哪些方面

物联网（IoT）已经开始走入现实，到 2020 年，预计将有数十亿的服务和设备实现随时随地互联。智能家居、可穿戴设备、智慧城市、智慧医疗、智慧交通、智慧农业和智能仪表等等，各种新应用层出不穷，推动新业务模式飞速发展。

为了支持物联网的进一步发展，移动行业开发了新的无线接入技术，其中包括低功耗广域网（LPWAN）。这项技术能够更好地支持这些设备和其应用的特征和要求。

3GPP 在 2014 年开始推动一项标准化任务，窄带物联网（NB-IoT）是这项工作的成果。作为 3GPP 第 13 版标准的一个组成部分，窄带物联网技术规范的首个版本在 2016 年 6 月冻结并发布，旨在支持具有以下要求的类似应用：

– 优化在现有 LTE 空中接口之上的网络体系结构

– 更佳的部署灵活性

– 扩大的室内覆盖范围（与 GSM 相比 +20 dB）

– 支持数量庞大的双向通信设备（数据传输速率仅为几十 kbps）

– 低成本设备（单价低于 5 美元）

– 低功耗（电池使用寿命超过 10 年）

窄带物联网是一种新型无线接入技术，虽然与现有的 3GPP 设备不兼容，但是其继承了 LTE 的很多特征，例如频带、物理层基础、参数值定义和高层复用（NAS、RRC、RLC 和 MAC 过程）。但是，必须注意的是，因为其带宽减少到 180 kHz（加上防护频带为 200 kHz），所以需要创建与 LTE 不同的新物理信道和程序。

与其他物联网技术一样，此应用的终极目标就是更大的覆盖范围和更低的功耗。为了减少设备复杂性和成本，它不支持很多基础 LTE 功能，例如空间复用、载波聚合、演进的多媒体广播组播业务（eMBMS）和双连通性。也不支持高层服务，例如 IP 多媒体子系统（IMS）。

在现有 LTE 空中接口之上优化的网络体系结构

虽然窄带物联网与现有 3GPP 设备不兼容，但它仍然继承了很多 LTE 特征，例如物理层基础和高层体系结构。

唯一实现标准化的双工模式是频分双工（FDD）；因此，上行链路和下行链路使用不同的频率。目前，窄带物联网没有时分双工（TDD）版本，而 3GPP 在短期内也没有计划定义该版本。

为了减少设备复杂性和成本，3GPP 制定了三个主要的设计决策。首先，窄带物联网遵照半双工设计，这样就无需使用昂贵的双工器滤波器来分离发射和接收链路；您可以使用开关代替。其次，不支持 MIMO，特别是空间多路复用技术，因此用户设备（UE）仅需要实施一个接收机链路。最后，非常重要的一点是，信道带宽仅为 180 kHz，这减少了整体平台成本。

总之，窄带物联网 NB IoT 是一项新兴的 3GPP 窄带无线技术，其优点是可以充分利用现有的蜂窝基础设施。这项新技术将促使物联网实现长足增长，在不同领域催生各类物联网应用。

窄带物联网设计挑战

窄带物联网设备和系统要求经过严格的测试，以确保高度的可靠性，避免意外故障。下列是窄带物联网面对的一些设计挑战：

相对于4G网络，它的优势有以下四方面。
1、广覆盖，相比于同频段GSM有着20db的覆盖增益。
技术特点：功率谱密度提升，重复次数和编码增益。
2、低功耗。十年电池寿命。
技术特点：简化协议，芯片功耗低。功放效率高。发射/接收时间短。
3、大链接。相对于lte有着100倍链接数。
技术特点：频谱效率高，小数据包，低激活比。
4、低成本。一个模组成本约5刀，方便实现大规模部署。
技术特点：简化射频硬件，简化协议，减小基带复杂的。

NB-IoT是华为整个物联网战略中的一部分，在物联网领域，华为提出了它的“1+2+1战略”。第一个“1”是指一个平台，华为要建立一个物联网的平台，集中收集、管理、处理数据后向合作伙伴、行业开放，基于该平台行业伙伴可以开发应用；“2”是指华为的传统优势就是网络接入，包括有线接入和无线接入，如敏捷物联网络（物联网关、智慧家庭网关）和eLTE/NB-IOT/5G等方式；最后一个“1”是华为此次新推出的轻量级物联网 *** 作系统Lite OS。所以NB-IoT是纳入到整个华为物联网的体系里面，与其他的通信技术的应用共用物联网的平台。

1、NB-loT技术是基于蜂窝的窄带物联网成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

2、NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

3、随着智能城市、大数据时代的来临，无线通信将实现万物连接。很多企业预计未来全球物联网连接数将是千亿级的时代。目前已经出现了大量物与物的联接， 然而这些联接大多通过蓝牙、Wi-Fi等短距通信技术承载，但非运营商移动网络。为了满足不同物联网业务需求，根据物联网业务特征和移动通信网络特点，3GPP根据窄带业务应用场景开展了增强移动通信网络功能的技术研究以适应蓬勃发展的物联网业务需求。

4、NB-loT的技术特点如图：

窄带物联网之所以能够在5 G时代被寄予厚望，是因为其本身的多覆盖、低能耗、低成本的特点所决定的。

一、窄带物联网

物联网时代已经慢慢开始取代互联网时代了。其中最为出名的就是我们的5G技术，这是一种承接物联网发展的梯次技术。其中，窄带物联网是与其一同支撑的。窄带物联网是基于蜂窝网络构建，是物联网的一个分支技术。消耗180千赫兹左右的宽带物联网，是目前消耗宽带最低的互联网。

二、窄带互联网的优势

5 G基站的建设帮助窄带物联网的无线接入，从2015年起我国就开始了这项工作。5 G助力窄带互联网实现万物互联，迎合70%以上的物联网场景需求，窄带物联网需要接入的宽度很短，并且能够实现广覆盖，在同样的频段下能够在速度上比一般网络速度提升一倍，其耗能相应较低，可实现十年内的不间断工作，单个连接模块的成本仅有二三十元不到。相比过去的蜂窝状网络结构，对于公共事业服务或工业 *** 作控制等垂直管理行业来说会很方便。

三、5G技术在其中发挥的作用

5G技术在窄带物联网中帮助满足了高传输、低消耗的物联网接入。万物互联让流量的消耗大大增加，对运营商而言是一次不可错过的“财机”。由于5G技术的低消耗、高传输、覆盖广的特点，窄带物联网和5G手可打造智慧城市，为窄带物联网的发展打下坚实基础。目前，5G技术已经逐步投入到各行各业中，窄带物联网也在不断开辟自己的发展道路，作为分支中的一员，二者属于强强联手，提高我们物联网企业的效率，改善顾客的使用感官。

通信世界消息（CWW）物联网是“中国制造2025”的核心组成部分，而NB-IoT是目前物联网众多标准技术当中最热门、最被看好的一项技术。窄带物联网（NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

全球范围内的运营商都在寻找新的应用模式，物联网的迅猛发展给通信产业带来新的生机。与传统的蜂窝通信不同，物联网要求有海量的连接数、低的终端成本、低的终端功耗和超强的覆盖能力。物联网通信能否成功发展的一个关键因素是标准化。这些年来，不同行业和标准组织都制定了一系列物联网通信方面的标准，大的就有LTE

R12和R13的低成本终端Category0及eMTC，小的更是难以计数。但从至今的部署情况来看，无论从终端成本、终端能耗和穿透覆盖等方面，这些技术标准都难以与免授权频谱的LoRA,
Sigfox等技术相竞争。

NB-IoT的出现一下子带来了希望。NB-IoT从2015年9月在3GPP

RAN立项以后，得到全球大多数的运营商、系统设备商、终端厂商的关注和响应。R13的NB-IoT协议于2016年6月冻结，这标志着一个具有巨大商业前景的、世界范围统一的物联网通信标准已经产生，为今后物联网的发展提供了广大的先机。

三位作者针对中国的NB-IoT、乃至物联网的产业链发展会起到积极的作用创作的《窄带物联网：标准与关键技术》对LTE
R13
NB-IoT的整体协议做了比较详尽和全面系统的描述，涉及网络架构、物理层的各类信道、空口控制面、空口用户面、关键过程、射频指标和后续演进。不仅讲述协议中涉及的关键技术，而且对重要的、但未被采纳的候选技术也进行了对比，呈现部分标准化的过程。书中还配有大量的性能分析。

该市通过人才引进推动地区高质量发展，经济增速迅猛，一批高新技术企业孵化而出，为“芯产业”发展提供了坚实基础

武汉东湖新技术产业开发区也被称为中国光谷，在这片引领先进 科技 风潮的创新之地，一股“芯”势力正在吸引全国乃至世界的目光。

5月15日，由北京大学国家发展研究院、长江日报报业集团联合主办的“芯”驱动高端论坛暨2019北大国发院（武汉）论坛，在武汉市东湖高新区高新大道中国光谷 科技 会展中心举办。

圆桌论坛环节，小米集团人工智能实验室主任王斌、武汉慧联无限 科技 有限公司联合创始人兼董事长胡昱、武汉芯泰 科技 有限公司董事长夏光、中南 财经 政法大学文澜学院院长龚强与圆桌主持人、《投资时报》执行总编辑邓妍一起，以“创新引领，培育壮大新动能”为主题，就中国的芯片产业发展以及武汉在此领域的独特优势展开了热烈讨论。

邓妍： 2018年末湖北省委十一届四次会议暨全省经济工作会议上，正式提出了“一芯驱动，两带支撑，三区协同”产业发展战略布局。我们知道，很长一段时间以来，武汉给人留下的产业支柱印象是钢、是 汽车 ，2011年在地方政府“工业倍增”计划下，信息技术、生命 健康 、智能制造三大新兴产业开始抬头，五年内投资比重从377%上升到636%。现在，围绕国之重器的“芯产业集群”，GDP占到整个湖北全省38%的武汉，又面临一个全新的转型“窗口期”。

巧合的是，前几天刚刚出台的《2019中国城市营商环境指数评价报告》显示，武汉在全国经济总量TOP100城市中，总分位居第六。这个报告覆盖了4个直辖市、23个省区的重要大中型城市，从软环境、硬环境两个维度，7个二级指标、35个三级指标着手，综合反映出一个城市对于投资创业、企业经营、吸引人才的综合支持程度。

龚强从美国学成归来，主要研究方向为区域创新与经济发展、政府财政与公共政策等。请问，你怎么看待上述现象？武汉在“芯产业”方面，都具备哪些优势？

龚强： 武汉“芯产业”具有来自高校与交通两个方面的增长动力和优势。

首先，武汉市高校资源集中、研究实力较强，有利于人才培养与产业集聚。武汉作为国家重要的科教基地，高校数量众多，科教综合实力不容小觑。其不仅拥有包括武汉大学、华中 科技 大学、中南 财经 政法大学等诸多名校，在校大学生人数亦超百万，位居全国甚至世界第一，能够为“芯产业”发展提供大量高精尖专业型人才。

第二，武汉市地理位置优越、工业基础雄厚，有利于人才输送与地区经济发展。武汉地处中部核心区域、交通便利，素有“九省通衢”的美称，每年向外输送几十万高校学生。此外，作为近代工商业的发源地之一，能够为“芯产业”发展奠定扎实的工业基础。

考虑城市环境与战略性新兴产业发展之间的关系，地区资源聚集程度会对其经济发展质量产生重要影响。一个地区充分整合其核心资源，便能够有效发挥其工业基础与人文底蕴的内部优势，进一步形成人才高地。反之，若地区无法合理聚集优势资源，则会造成人才洼地，不利于地区经济的综合发展。

因此，国家或区域间的竞争实际是政府执政能力的竞争。政府执政能力水平较高，会增强地区资源聚集程度，利于战略性新兴产业发展，进而显著提升地方经济发展质量。实际上，无论是技术发展还是人工智能，其背后依旧是人，依旧是高端人才的比拼，是人才之间的竞争。近年来，武汉市坚持人才优先，通过人才引进推动地区高质量发展，发展势态良好、经济增速迅猛，能够充分反映出湖北省与武汉市较为到位的发展和战略规划，并对新兴产业发展起到了有效的推动作用。

邓妍： 目前，在光谷，企业生态多样，新动能潜力十足，比如小米作为独角兽企业，已经是全球最大的IoT（Internet of Things）消费级物联网平台，在人工智能方面也积极布局。小米董事长雷军曾经表示：“人工智能时代的到来，给我们带来的超级机遇至少比移动互联网时代大一个数量级。”

作为小米集团人工智能实验室主任，王斌此前工作于中国科学院，主要从事自然语言处理和信息检索相关的科研工作，由学界进入产业界是一个不小的跨越。您如何看待中国在全球人工智能大潮中的定位以及发力方向？就武汉而言，能在这一领域发出怎样的声音？

小米集团人工智能实验室主任 王斌

王斌： 人工智能是中国进入世界强国的一个重要机会，和其他国家不太一样。比如说美国的人工智能战略可能偏国家安全，欧盟可能更偏隐私和安全。中国的人工智能其实是比较激进的，跟产业结合得非常紧密，以人工智能对产业改造升级，技术化是我们最主要的目标。在这个过程中，我觉得中国的定位非常准确。我们国家的发展战略是分三步走，首先跟世界同步，第二是在某些核心技术上领先，第三是成为世界人工智能的中心。

这几年人工智能很热，其中还伴随着其他的一些关键词，比如说物联网、智能制造，而武汉正好跟这两个词都非常相关，这对武汉来说是一个非常好的机会，其有可能走在国内甚至国际前列。

邓妍： 此次圆桌会议主题是“创新引领，培育壮大新动能”。据我们了解，目前武汉提出的口号是“芯片引领创新，面板拉动增长，端网支撑规模”。但无论是芯片还是面板，都属于高资金密集型、长投资周期型，且风险极大的产业，确实需要政府、企业、 社会 力量以最大力度和巨大勇气去介入，同时又需要面对因技术迭代带来的不确定性。

今天有来自两家光谷企业的代表。一家是接连三年入选光谷“瞪羚企业”的武汉慧联无限，武汉建成的100个平安智慧社区，1/3是由武汉慧联无限打造的；与武汉慧联无限一起进入德勤“2018光谷明日之星榜单”的，还有一家做芯片的企业—武汉芯泰 科技 有限公司。胡昱和夏光身处“芯产业”内核，你们如何看待这种风险与机遇的矛盾？

夏光： 我们企业是2010年创立的，理念是不跟随，就要做原创，就要做颠覆。我们坚持到今年已经是第十年，几乎是零营收，但是今年开始爆发式成长。现在我们已经可以给用户提供稳定的芯片，我们完全是自主知识产权，未来会给整个产业界带来一个非常大的惊喜。

武汉慧联无限 科技 有限公司联合创始人兼董事长 胡昱

胡昱： 慧联无限其实是做5G通信里面窄带这一块的通信核心技术。慧联作为本土企业发展了这么多年，对于新动能的体会也十分深刻，对比全国其他地区，在企业扶持方面，光谷做到了三个“专”。

第一，“专”为“人才”。光谷近些年在人才培养和人才引进上卓有成就。除了光谷本地有着大量的高校之外，光谷近些年也引进了大量如华为、小米这样的一流高新技术企业入驻，这些“大厂”企业和中小企业彼此之间形成了立体化的技术性人才梯队培养，这些人才储备对于企业的发展来说是非常重要的，对于光谷经济发展同样具有非常重大的意义。

第二，“专”为“生态链和产业链”。对于行业发展来说，无论芯片还是人工智能行业没有生产、集成和应用场景这些基本环节要素项目是没办法落地的，为什么美国的芯片做得比我们好？很大一部分原因是硅谷地区具备这样的立体化的产业链支持，目前相对国内其它地区来说光谷对于 科技 行业产业链的理解更为深刻，这为企业发展提供了根基和养分。

第三，“专”为“市场动能”。光谷地区由政府牵头引导企业发展的动能相对其他地区来说更“专”。政府自身就具备一些城市精细化建设的需求，光谷在项目中会优先为本土企业提供更多的磨合机会。企业在这种磨合的过程中，获得了对产品和方案的优化，这种经验是十分宝贵的。例如慧联在光谷理想城的智慧平安社区项目，通过在理想城项目中的反复试炼，现在“理想城”模式的智慧平安社区已在全国十多个城市落地了。政府从市场端点燃的星星之火可以给企业带来非常广阔的发展空间。

邓妍： 我注意到这样一组数据，2017年中国本土芯片产业产值在5000亿元人民币，进口2700亿美元。按计划，中国在2020年国内芯片自给率将达到40%，到2025年将达70%，简单计算下，即便是40%的取代率也高达7600亿元，相当于从2018年到2020年，中国芯片产值升至12600亿元，年复合增长率达36%。36%的数据意味着什么？可供参考的是，2003年至2012年中国房地产黄金时期，年复合增长率也才30%。

问题是，尽管中国芯片产业从设计到制造过去几年发展迅速，但在自主核心技术上仍然落后不少，特别在基站芯片、人工智能芯片上差距更大。在座的几位嘉宾如何看待这种差距以及缩短时间表？政府与企业又该如何扮演好各自角色，并相互借力？

王斌： 我们确实在核心技术上跟别人有比较大的差距，我们一直在缩短差距，投入也非常大。我觉得首先要正视差距，虽然我们论文专利非常多，但一些核心技术还比较缺乏。第二就是找到关键点去做，从政府的引导，到企业在市场上拼杀，这种十年磨一剑的精神是很必要的。我觉得未来拥有核心技术的创业者对我们国家非常重要。

胡昱： 美国的芯片类似高通，是从技术角度来定义一个标准从而推动应用市场发展，这是一种“美式”商业路径。在中国，商业路径更多的是从应用市场来推动技术发展。以人工智能为例，目前中国是全球最大的人工智能市场，包括国外的人工智能企业也纷纷瞄准国内市场。相对国外市场人工智能大都还停留在 游戏 等领域，国内已经逐步进入智慧城市管理范畴，由此可见国内城市化机器管理的应用场景是非常丰富的，市场也是十分广阔的。

同时，企业对各自领域输出行业规范和标准也十分重要。例如，国外的高通和国内的华为都是在各自领域中对行业进行了定义和规范、标准的输出。慧联就多次参与了窄带物联网行业规范的制定。

武汉芯泰 科技 有限公司董事长 夏光

中南 财经 政法大学文澜学院院长 龚强

龚强： 当前经济发展过程中存在一种误解，认为 科技 发展纯粹靠 科技 。然而事实上，与 科技 相比，核心与创造才是 科技 发展的关键。以苹果公司为例，苹果公司产品的火爆不仅由于先进技术的运用，主要原因在于其更具核心竞争力，即独特的设计与创新的理念。

同时，近期的贸易战亦为我们敲响了警钟：没有核心与创造性的东西，会导致一国或地区处于被动的地位。只是一味地对外加工与代工，会造成地区竞争力地丧失。只有不断提升核心竞争力，才能使企业具有更加广阔的发展前景和 社会 价值。

邓妍： 作为《中国城市综合实力排行榜》上仅次于北上广深的“中国第五城”，武汉在全球城市经济竞争力中排名全球40位、中国第7位，并被认为是“中国创投20年最具潜力城市”。今年一季度，武汉GDP同比增长84%，增速高于全国两个百分点。可以看出，武汉的新动能正在加快集聚，高质量发展潜力巨大。

道德经里有一句话：“胜人者有力，自胜者强。”此时此刻，这句话可资共勉。我们期待武汉这座因创新不断释放发展新动能的火热城市，不断发生“芯”的变化！

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