美国物联网发展现状

产业规模庞大。
1、美国的物联网市场规模巨大，包括传感器、智能设备、云计算等多个领域，年销售额已超过数千亿美元。
2、技术领先：美国在物联网技术上有着长足的进步，同时也拥有先进的人工智能和大数据技术，这些都为物联网的发展提供了强有力的支撑。
3、应用广泛：美国的物联网应用范围已经扩展到了各行各业，包括农业、医疗保健、智慧城市、智能交通等多个领域，为人们的生活和工作提供了更加智能的服务。

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：

5G技术带来的绝不仅仅是更快的网速，而是将万物智能互联成为可能其实，而NB-IoT是5G商用的前奏和基础，因此，NB-IoT的演进更加重要，例如支持组播、连续移动性、新的功率等级等等，只要NB-IOT等基础建设完整，5G才有可能真正实现。

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄带物联网），属于5G技术的窄带部分，基于蜂窝网络构建，消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，因其低功耗、连接稳定、成本低、架构优化出色等特点备受关注。

Cat-NB1精简的更为彻底，基本上把LTE的能力压缩到极致了，追求最低的成本，最长的续航时间，没有移动性、没有语音通讯能力、数据速率非常低，适合对成本很敏感但是终端数量级大，同时单个能力要求比较弱的应用，比如各种表计类（水表、电表、气表等），定期上传数据。

3典型场景网络覆盖不足 ，例如深井、地下车库等覆盖盲点，4G室外基站无法实现全覆盖。而在广覆盖方面，eMTC比LTE增强15dB（可多穿一堵墙），比GPRS增强了11dB，信号可覆盖至地下2-3层。

美国物联网行业一直在快速发展，其应用现在已经遍及汽车、健康和医疗、家庭自动化、安防、能源管理、消费电子、工业自动化、物流、教育等各个领域，成为推动美国经济发展的重要力量。据报道，美国物联网市场规模在2017年末达到180亿美元，并且在2018-2022年期间以年均增长率超过104%!的(MISSING)速度增长。

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