国内主流的窄宽带物联网技术有哪些?

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。

作者Nicola Brittain

5G将完全支持物联网，从而改变我们的生活，工作和 娱乐 方式。以下18个项目展示了我们可以期待看到的应用。

1 工业机器人

机器人已经在工厂中被广泛使用，特别是在 汽车 工业中。但是，5G的速度和低延迟将“解除束缚”，意味着它们在物理上是自由的。爱立信目前正在与机器人制造商Comau合作，开发用于工业环境的全自动无绳机器人。这些机器人将响应传感器，而不是直接由人工控制。工业机器人还将成为 “个性化”的产品，从而使生产线更加灵活。机器人将使用定制产品的3D图像（称为数字阴影）进行工作，从而使它们能够通过检测质量问题并进行持续改进来优化制造过程。

2 农业机器人

不受束缚的机器人将能够在农田中漫步，通过与传感器的互动来确定哪些作物需要更多的肥料或水，或者哪些作物正在患病。它们还可以利用图像处理软件筛选水果或蔬菜的图像，以确定农产品是否可以销售或者判断农产品发生损坏。一家名为FFRobotics的公司已经开发了一种“新鲜水果收割机”，可以做到这一点。该公司的网站指出，这些机器人采摘水果的速度比人类收割机快十倍。

3 手术机器人

这款机器人将帮助医务人员抬起病人，或在医院周围移动病床和其他设备，但也许更有趣的是，它们还将为手术提供帮助。位于医院的外科医生将能够远程进行手术。爱立信目前正在与伦敦国王学院合作开发触觉手套。这些手套将与患者身边的机器人连接。外科医生将通过虚拟现实(VR)头戴式设备观看手术过程，并通过振动马达感受机器人向手套传递的压力。该技术依赖于5G流两端的手术设备和机器人内的“边缘计算”系统（在本地处理和存储计算）。

4 虚拟手术机器人（远程手术）

VR以有趣的方式使其适用于医学的几种技术之一。今年初，虚拟现实软件专家EchoPixel推出了3D查看器，用于诊断和手术规划。该软件将MRI和CT扫描等2D医学成像数据转换为浮在普通台式机上方的VR图像。医生将能够从图像中 *** 纵和解剖身体部位。未来触觉技术可能会被用于克隆体的不同部分例如皮肤、骨骼和肌腱等，这会给外科医生带来不同的感觉，从而指导他的工作。

5 虚拟现实和保守治疗

5G提供的低延迟为人工和虚拟现实应用提供了比以往任何移动网络迭代更多的潜力。AT＆T和Vitas Healthcare正在合作开发一款VR产品，该产品旨在减轻慢性病患者的焦虑和痛苦。患者将戴上耳机并与旨在改善其心理 健康 的场景进行交互，这可能包括在家乡散步或参观秘鲁的Machu Picchu。

6 人工智能诊断

人工智能(AI)已经被用于疾病诊断。例如，在2017年，斯坦福计算机科学家使用计算机视觉工具成功诊断了早期皮肤癌。计算机提供了成千上万的图像，以及数学函数和算法，允许它们提取有意义的模式。5G将增加这项技术的使用率，因为它允许在评估患者症状时进行实时快速学习和计算。英国政府的“产业战略”已经在英国(利兹、牛津、考文垂、格拉斯哥和伦敦)开设了5个新的人工智能研究中心，专注于图像分析。

7 自动驾驶 汽车

最终，无人驾驶 汽车 将是机器人的另一种形式，有超过40多家的制造商正在研发 汽车 机器人。Google的自动驾驶 汽车 尤其有趣，它具有一个旋转式屋顶摄像机，其中包含200米范围内的64束激光束，可以拍摄危险图像以及其他车辆的图像。挡风玻璃上的摄像头可帮助其查看近距离障碍物，例如行人。前后保险杠上的雷达能够看到前方和后方车辆，并且始终保持2-4秒的距离。后部的天线能够从GPS卫星接收到有关 汽车 的位置信息。使用普通 汽车 记录分析道路服务，标记，标志等的地图技术，并将其输入到自动驾驶 汽车 的软件中。自动驾驶 汽车 还可以识别骑车人所使用的信号和手势，并相应地减速。

8 5G无人机

5G无人机已经无处不在，但是一旦启用5G，它们就会发挥更大的作用。尽管关于空中交通安全的法规尚待商定，但专为工业，政府和企业使用而设计的先进无人驾驶无人机已经由Percepto等制造商投入生产。这些开箱即用的解决方案可以进行编程，以执行远程手术，精准农业，国防活动，灾难恢复（继森林大火或其他自然灾害之后），以及检查难以到达的基础设施，例如石油钻机，电力系统或被遗弃的建筑物。他们可能会被不同部门“作为一种服务”租用。

9 AR智能眼镜

增强现实(AR)智能眼镜将以有用的信息覆盖现实世界。该领域的开发人员认为，他们将整个世界变成了桌面。这种眼镜有很多有趣的例子，特别是在工业环境中使用的眼镜。ODG R-7是AR智能眼镜，每个智能眼镜都配有720p立体显示器，这些眼镜不受束缚，并带有各种传感器。工业环境中的现场专家将能够看到现场人员所看到的内容，并且可以使用AI逐步获取有关如何修复故障的说明。可以很容易地看到，这可能会被见习技工或某个与远程工程师接触的修坏锅炉的工人使用。矿工或在危险环境中工作的人可能会通过与眼镜通信的传感器收到潜在气体泄漏的警告。在标准的业务环境中，这些眼镜将提供有用的人脸识别和旅行指导。

10 地铁环境中的5G 娱乐 服务

韩国媒体、文化和 体育 部目前正在与多个韩国机构合作一个名为5G RailNext的项目，为公共交通开发5G信息 娱乐 服务。该项目将首先测试使用AR和混合现实内容的信息 娱乐 移动服务的实时部署。测试将在首尔的一个地铁环境中进行，通过耳机等可穿戴设备提供旅行信息、视频流媒体和 游戏 。

11 与Covid-19战斗的机器人

中国已经成功“拉平”了新冠病毒疫情曲线，每天只报告少数新病例，5G技术在中国抗击新冠病毒的战斗中发挥了不可或缺的作用。

特别引人关注的5G技术使用的巡逻机器人，这些机器人被用于机场等繁忙地区监控市民，并确保人们在公共场所戴口罩。

机器人由广州Gosuncn机器人公司研发，并获得了物联网软硬件专家的技术支持。这些机器人已经被部署在广州、上海、西安和贵阳等城市的机场和购物中心。

12 5G无人机出租车

往返机场和市区非常耗时。那为什么不飞呢？新一代环保型电动垂直起降（eVTOL）飞机（您可以坐在其中的“无人机”）现在处于高级原型阶段。由空中客车，Ehang，Volocopter，Kitty Hawk，Uber Elevate，Terrafugia和PAL-V等公司开发，它们是无飞行员，自主的，航程约50英里。对于从机场到城市或从机场到机场的快速转移，例如在伦敦希思罗机场和盖特威克机场，或纽约肯尼迪国际机场和纽约纽瓦克机场之间的快速转移，这些所谓的“无人机出租车”需要5G驱动的自动空域识别，撞机-避开和设置地理围栏，使他们无法进入敏感区域。预计到2030年，支持5G的空中出租车将成为主流。

13 远程参加奥斯卡颁奖典礼

今年早些时候，时代广场的游客有机会使用支持5G的智能手机在奥斯卡颁奖典礼上“走红地毯”。Verizon凭借其Ultra-Wideband 5G网络的强大功能创造了世界上奥斯卡最佳影片的体验，该网络将红地毯的体验投射给了2500英里之外的纽约粉丝。

Verizon 5G 网将粉丝们从时代广场投射到好莱坞著名的杜比剧院，在那里粉丝们可以看到所有名人的现场表演，就像他们自己站在红地毯上一样。

这是通过在“红地毯”上放置一个Verizon 4K 360度相机来完成的。使用连接到Verizon的5G超宽带网络（可在更高的毫米波频率和更宽的频谱带宽上运行）的5G智能手机，粉丝进入一个虚拟门户网站，将其传输到实时红地毯。

一旦“站在”了红地毯上，观众就可以借助360度摄像头控制观看现场实况。他们可以看到名人实时走过他们，这为观看奥斯卡颁奖典礼提供了一种新颖的方式。

14 5G（AR）服装

在2020年Bafta奖颁奖典礼上，MTV和Channel 4主持人Maya Jama穿着世界上第一件由5G供电的增强现实（AR）服装，发表了未来主义的 时尚 宣言。这件衣服本身是5G用例的 时尚 首创，由英国设计师Richard Malone花了250个小时设计，使用了一系列技术来收集运动和位置数据，并输入到增强现实应用程序中。人们可以通过平板电脑设备上的增强现实应用程序查看， 5G功能连衣裙可以进行数字转换。5G驱动的AR连衣裙的设计师Richard Malone以其独特的作品而闻名，作品以突破织物所能达到的极限而著称，而这款礼服更是让人惊叹。这其中包含12排电线和18个传感器灯泡。为了隐藏所有技术，设计师手工缝制超过100,00针。这件连衣裙使用EE 5G网络对传感器进行跟踪，让Jama和其他人可以使用智能手机与AR服装进行交互。

15 5G智能矿山

2020年，中国移动和华为与中国最大的煤炭生产商阳泉煤业（Yangquan Coal Industry）建立了伙伴关系，成功将下一代网络连接到地下500米处。

据中国新闻媒体报道，阳泉集团新源煤矿的5G网络是中国首个在煤矿井下完成的5G商业服务。预计中国移动和华为之间的伙伴关系将使一支地下团队的劳动力从170多人减少到90人左右，同时还能保持目前的煤炭产量水平。

不过，这只是漫长过程中的第一步，因为这家矿业公司正在搭建5G网络，以期在未来几年内推出其首个“智能矿山”。

阳泉煤业集团并不孤单拥有这项新技术。据中国煤炭工业协会副会长刘峰介绍，中国目前有5,000多个煤矿，已经建立了200多个智能化采矿平台，这些自动化平台都配备了自动化设备。5G网络将成为中国智能矿业发展不可或缺的一部分。

16 5G监测森林

2020年，沃达丰宣布与英国最重要的林业和树木研究组织环境，食品和农村事务部（Defra）和森林研究部建立合作伙伴关系，以使用窄带物联网（NB-IoT）网络监控萨里郡和诺森伯兰郡的两座森林。

在未来五年内，两项将推动工业物联网的网络技术是窄带物联网(NB-IoT)和Cat-M(正式名称为LTE Cat-M1)。据预测，到2025年，工业物联网应用案例将超过可穿戴设备、家庭安全设备和数字家居产品。

该试点项目将使用经过验证的NB-IoT技术在可用的5G网络上工作，以监测树木对英国森林环境变化的反应。

17 5G无人穿梭巴士

Aurrigo是一家总部位于英国考文垂的自动驾驶 汽车 公司，已被选为价值400万英镑的米尔顿凯恩斯MK 5G Create项目的合作伙伴，并将制造和运营一条10人座的航天飞机，该列车从Bletchley火车站出发沿一条短距离的自动路线行驶前往MK Dons 体育 场。

Aurrigo已经在该镇成功完成了无人驾驶 汽车 试验，此前曾为去年的威尔士公开赛高尔夫比赛提供过自动驾驶 汽车 。在这次试验中，Aurrigo将与Milton Keynes委员会，MK Dons，BT和其他五个财团合作伙伴合作，测试5G应用如何创造世界级的访客体验。

该公司将制造和运营一条10人座的班车，沿着一条短短的自治路线从布莱奇利火车站到MK Dons 体育 场，以及两个围绕零售公园周边运营的分离舱。

18 5G物流机器人

瑞典领先的移动网络运营商Tele2成为瑞典斯德哥尔摩地区首家在2020年推出5G网络的公司，并宣布将通过该网络推出一个新的5G机器人试点计划，该公司希望这将使瑞典各地的自动送货变得普遍。

这一试点项目与在线送餐服务“Foodora”联合推出，将使用送货机器人(人们亲切地称其为“Doora”)在斯德哥尔摩进行送货上门服务。Doora有一个摄像头，可以通过5G向Foodora实时发送信息，Foodora可以跟踪和追踪机器人，同时快速向Doora发送数据，该公司希望为客户提供无缝的服务体验。

Doora将在Stureplan附近进行测试，它将被用来运输食物和其他重达20公斤的产品。“Doora”的最高时速为6公里，电池续航时间为8小时，希望在试用后能在瑞典各地的城市见到它。

NB-IoT基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, 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。
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。
移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上，相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性，能够带来更加丰富的应用场景，理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术，45G除了具有高达1Gbps的峰值速率，还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数，支持海量M2M连接以及更低时延，将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。
对于电信运营商而言，车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生海量连接，远远超过人与人之间的通信需求。
NB-IoT具备四大特点：一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元。[1]
NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖（LPWA）物联网（IOT）市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式，与现有网络共存。[4]
因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。3GPP标准的首个版本预计在今年6月发布，到时候将有一批测试网络和小规模商用网络出现。
目前包括我国运营商在内诸多运营商在开展NB-IoT和研究。就NB-IoT的发展现状，余泉详细阐述了三个精彩观点：一是NB-IoT是蜂窝产业应对万物互联的一个重要机会。二是NB-IoT要成功必须要建立开放产业平台。三是2016年是NB-IoT产业非常关键的一年，标准、芯片、网络以及商用应用场景都会走向成熟。
转向窄带物联网
对于LPWA网络所用到的窄带物联网（NB-IoT），运营商业已达成共识，应使用授权频谱，采用带内、防护频带独立部署。这一新兴技术可以提供广域网络覆盖，旨在为吞吐量、成本、能耗都很低的海量物联网设备提供支撑。
2015年11月，数家全球主流运营商联合设备商、芯片厂商和相关国际组织，在香港举办NB-IoT论坛筹备会，旨在加速窄带物联网生态系统的发展，成员包括中国移动、中国联通、Etisalat、LG Uplus、意大利电信、Telefonica、沃达丰、GSMA、GTI、华为、爱立信、诺基亚、高通和英特尔。六家运营商成员还宣布，将在全球成立六个窄带物联网开放实验室，聚焦窄带物联网业务创新、行业发展、互 *** 作性测试和产品兼容验证。
目前，运营商已经在客户中展开预标准NB-IoT技术试点工作。例如，德国电信和沃达丰已经采取行动，利用现有基站进行预部署试点，预计试商用部署在2016年下半年进行，正式商用将从2017年初开始。
沃达丰的Ibbetson表示，对3GPP标准的整合充满信心，但他也指出这一过程缓慢而艰难。“希望窄带物联网能在2016年3月份前成为独立标准，同时我们需要尽快决定使用哪个频段。”
华为也希望相关标准能尽快得到确认，这样行业才能启动大规模的物联网部署。胡厚昆指出：“华为在技术方面已经准备就绪，希望能尽快抓住窄带物联网的机遇。”
窄带物联网具有四大优势：电池寿命长（超过十年）、成本低（每个模块不足5美元）、容量大（单个小区能支持10万连接）、覆盖广（能覆盖到地下）。
Ibbetson认为：“如果产业链不能将单模块成本降到两三美元以下，实现大规模应用，NB-IoT市场就做不起来。我们需要从全局角度出发，以极低的成本将物联网模块嵌入设备中。”
胡厚昆也认为，要想刺激NB-IoT大规模发展，通信模块成本必须低于5美元。如果成本降到1美元以内，则会带来爆发式增长。
即将步入爆发期
随着网络连接、云服务、大数据分析和低成本传感器等所有核心技术的就绪，物联网已经从萌芽期步入迅速发展的阶段，大多数分析师对此都表示认可。
埃森哲亚太区高科技和电子产业主管David Sovie指出，每个CIO都应尽快制定物联网发展策略，否则将会在竞争中落败。IBM研究院物联网全球战略计划主管Wei Sun表示，IBM各行各业的大客户都在探索物联网产品和服务。
越来越多的行业已经在使用物联网技术提高效率，提升客户满意度并降低运营成本。例如，汽车零部件、家用电器及安全系统制造商博世已经将很多产品线连接起来，并从移动互联技术，尤其是车联网领域的崛起中直接获益。
在医疗领域，飞利浦已经开发了多款电子医疗应用，包括一款供慢性病患者使用的贴片。该贴片使用传感器实时收集患者健康数据，并传输到云平台，医护人员可以对数据进行监控，并适时采取医疗干预措施。
飞利浦数字加速项目主管Alberto Prado指出，设备和系统的互 *** 作性是数字医疗行业崛起的关键。随着协作护理模式日益盛行，未来的医疗必然将整合所有资源，并以主动预防为主。
为了迎接物联网领域的巨大机遇，整个产业不仅需要推动技术创新，还需要推动商业模式创新和跨行业协作。由于用例、应用和商业模式纷繁多样，物联网市场将比移动市场更加碎片化。
胡厚昆表示：“这将有赖于产业链上不同的利益相关者精诚合作。在物联网时代，运营商需要将关注的重点由管理技术扩展至管理整个生态系统。整个行业正处在紧要关头，运营商需要立即行动起来，抓住这一新的蓝海机遇。”[4]
NB-IoT亟需开放的平台
“NB-IoT产业生态系统正在快速成长，它更需要运营商与IoT相关产业参与者精诚合作，携手共进。”谈及NB-IoT落地的挑战，余泉介绍。
就在MWC2016举办前一天，GSMA联合企业各方举办全球首届NB-IoT峰会，并在会上成立NB-IoT forum。该联盟成员包括全球主流运营商、网络设备厂家以及主要芯片模组厂家等诸多产业链企业。
余泉强调，有超过20家垂直行业企业参加了此次峰会，这是非常可喜的开端。“当然垂直行业供应商可能不是几十家，而是几千家，业界还有很多的工作要做。”余泉以智能抄表行业为例表示，目前家庭拥有水表、电表、煤气表以及暖气表等很多表，这些背后的企业很多。
如此多的参与方，会出现大量协同方面的问题，业界需要一个开放的平台加速产业的前进步伐。而且，新标准制定需要开放平台去推动。
对此，诸多运营商联合包括华为在内的电信设备商一起搭建了Open Lab。据悉，借助Open Lab，垂直行业厂家就能很轻松地在实际现网上验证自身的物联网应用、网络以及商业模式。

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