物联网给NB-IoT等新技术带来哪些机遇和挑战

NB-IOT是基于蜂窝的窄带无赖网成为万物互联网的一个重要分支。NB-IOT构建与蜂窝网络，消耗大约180KHZ的宽带，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或者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，也被叫做低功耗广域网，支持待机时间长、对网络连接要求较高的设备的高效连接。

NB-IOT的优势

强链接：

在同一基站的情况下，NB-IOT可以比现有无线技术提供50—100倍的接入数。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结构。

高覆盖：

NB-IOT室内覆盖能力强，比LTE提升20DB增益，相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。

低功耗：

低功耗特性是物联网应用一项重要指标，特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合，如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感器监测设备，它们不可能像智能手机一天一充电，长达几年的电池寿命是最本质的需求。NB-IOT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IOT设备 功耗可以做到非常小。

低成本：

NB-IOT无需重新建网，射频和天线基本上都是服用的。举个例子：就拿中国移动来说，900MHZ里面有一个比较宽的频带，只需要请出来一部分2G的频段，就可以直接进行LTE和NB-IOT的同时部署。低速率、低功耗、低宽带同样给NB-IOT芯片以及模块带来低成本的优势。

窄带物联网的出现，改变了物联网的应用。

物联网是指物物相连的互联网。还有另外一种说法就是：万物互联。涵盖Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、2G/4G/5G、NB-IoT、 LoRa

 NB-IoT窄带蜂窝物联网

针对2G/4G/5G的缺点，一种新的技术诞生了，NB-IoT 窄带物联网，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。

互联网

通过在物体上植入各种微型感应芯片、借助无线通信网络，与互联网相连接，可以让物体自己"说话"，不仅人可以与物体"对话"，物体与物体之间也能"交流"。

LoRa和NB-IoT同样都属于LPWAN（低功率广域网络），是对目前网络通信的补充，主要用于物联网领域，例如“共享单车”“智慧农业”等领域。他们共同的特点是“覆盖范围广”、“低功耗，待机时间长”、“布置成本低”，技术本身是没有“优劣之分”的，主要是应用的区别。NB-IoT利用的是运营商专有频谱，是需要给运营商定期交钱的，LoRa需要自己进行网络建设，但是建成之后不需要再交钱，所以2017年开始国内3家运营商都开始建设NB-IoT网络，当时工信部的发文是要“到2020年，NB-IoT网络实现全国普遍覆盖”，本来以为NB-IoT网络会在国内大获全胜，可是现在已经2019年底了，3家运营商对NB-IoT网络的建设都已经减缓。因为NB-IoT的基站不像手机基站那样只要有人的地方就要覆盖的，一般是在有需要的地方才覆盖，运营商也要算投入产出比，所以目前实施的NB-IoT项目很多都发现网络覆盖不够好，还有很多的项目运营商会转用2G网络去代替NB-IoT。对于很多需要LPWAN的应用，如智慧农业、智慧电网等覆盖范围非常广、传输点位不多的项目，运营商是不会去专门建基站的，这种情况就非常适合用户自己利用LoRa去建设物联网络。个人认为LoRa会比较适合物理网应用，但是NB-IoT和LoRa会在非常长的时间里边共存，直到下一次的技术革新。

技术对比

1、工作频段与服务质量

对于工作频段而言，在远距离通讯中，对于LoRa来说，处于非授权频段进行工作，与其他行业的无线通讯网络相比较，在LoRa技术中融入了线性调频技术，充分确保了工作频段的低功耗性，在很大程度上，增加了通讯距离 。对于NB-IoT技术，主要是建立在蜂窝技术的基础之上，采用了1GHz之下的授权频段。

与NB-IoT相比，LoRa技术的抗干扰能力较强，且可实现多信道数据的并行处理，但无法提供与NB-IoT相同的服务质量，若想取得更高的服务质量，需要投入更多的资源。在NB-IoT技术之中，通过授权频段及同步协议，可为服务质量打下基础，而对于LoRa技术，其应用的场景不能对该技术有很高的服务质量要求。通过比较，NB-IoT更加可靠，可以为用户提供高质量服务，用户体验更佳，大部分运营商也更加青睐于NB-IoT。

2、网络覆盖范围与成本

在网络覆盖范围方面，NB-IoT覆盖面更大。在郊区，利用LoRa技术，传输距离只能达到15千米，而利用NB-IoT技术，传输距离可达35千米，超过前者的两倍。不过，在部署方面，LoRa要优于NB-IoT。对NB-IoT进行部署的时候，信号强度取决于4G/ITE的情况，比如NB-IoT无法部署在4G未覆盖的农村地区。在成本方面，虽然NB-IoT的服务质量比较好，但在频段授权方面，会花费很多的资金，在每个基站中，最少的投资资金也需要15000美金；对于LoRa技术，其服务质量不高，只能够适用于要求比较少的场景中，在部署成本方面，比NB-IoT会少很多。

3、电池寿命与频段利用率

对于IoTaWAN协议，能够按照实际的应用场景，对节点的通讯频率进行合理调整，有效降低了运行能耗，不管是蜂值电流，还是休眠电流均比较小，有效延长了电池的使用寿命。

市场定位

1、LoRa技术

在LoRa技术中，其协议具有一定的独特性，能够根据客户的需求，及时做出相应的改变，在网络部署方面， 花费的成本也相对较低。一般来说，LoRa技术可以应用在具有特殊要求的网站中，比如说：企业以及政府机构等。LoRa技术具有较强的灵活性，也比较经济实惠。不仅如此，LoRa可以满足定位跟踪额的需求，功耗比较低，其连接量比较大。

在我国的各个城市中，具有诸多的高速公路，各个国道和省道 也正在不断的发展中，在这样的背景下，出现了智慧道路。在LoRa技术的基础上，提出了智慧道路的想法，利用LoRa信号覆盖，能够有效处理道 路中诸多的突发情况，缓解了交通拥堵现象。

(1)应急终端

在道路中，一旦出现车祸，又或者车辆出现问题的情况下，在路灯杆中，经过应急终端的安装，可以向道路管理云平台发送相应的求助请求信息。在道路管理云平台中，经过接收相应的请求之后，得䀐GIS，可以准确掌握事发地点，进而安排适合的人员，准确 到达事发地点，有效处理交通事故。

(2)手机APP用户端

在APP客户端中，用户能够接收道路管理云平台所发送的交通情况信息，在道路管理云平台中，可以向自己 车辆发送其所在路段的交通信息，在智慧道路中，提供的信息比较准确。

(3)道路管理云平台

对于道路云平台，主要的功能包括两方面，第一，接收应急终端的求助请求；第二，在APP客户端中，为客户及时反馈路况。

2、NB-IoT技术

NB-IoT是基于蜂窝技术建立的，其服务质量比较高，受到诸多运营商的认可。由于国际标准的指定，在加上监管政策的实施，运营商对NB-IoT技术进行了大力推广，在网络部署中，NB-IoT技术得到了广泛应用，在公网以及运营商级的相网络中，NB-IoT技术具有明显的优势。如今，在市场中，经过NB-IoT技术的应用，可以满足低传递速率的场景，还能满足时间延长较少的场景，具体的应用实例如下。

以NB-IoT为基础，这样的智慧消防栓能够有效弥补传统消防栓的不足，尤其是消防栓偷水、漏水、倾斜撞倒、故障检测等方面的问题。对于NB-IoT技术，应用在智慧消防栓的时候，主要优势为以下几个方面。

（1）状态监测 监测城市各街道消火栓状态，以及电源、水压是否正常、完好；消火栓开水监测及开水持续时间监测；消火栓完好监测（倾斜、撞倒）；

（2）异常实时报警 出现突发情况，系统自动发出报警信息，通知相关人员对有安全隐的地点采取紧急措施，避免出现意外；

（3）偷水漏水监测 硬件方案内置感应传感器，可感应消火栓转轴的拧动，从而获取消火栓的阀位开关度，监测偷水漏水。

（4）人员识别 通过在嵌入式主板集成RFID识别器，并为每个维护管理人员配备相应的IC卡，可精确判断消防栓的开闭是否属于正常维护，实现智能化管理。

（5）地图精确定位 系统架构GIS地理信息系统平台，将消防辖区内消防栓数据定位在地图上，直观显示每个消防栓地理位置以及状态。

3、LoRa与NB-IoT的共同发展

经过大量的分析可知，LoRa与NB-IoT有着自己的技术特点，其市场特性也是不同的，在这两者中，技术都不是完整的，根据目前物联网发展的情况可知，LoRa与NB-IoT的共同发展是未来的发展方向，经过这两项技术的联合应用，可以优势互补，进而建立更加健全的物联网网络层，扩大物联网的立体格局。

综上所述，在物联网市场中，经过LoRa、NB-IoT技术的应用，开创了物联网的新格局，促进了各个行业的发展。对于LoRa技术，可以有效应用在网络部署中，而NB-IoT技术的服务质量比较高，在公用网络值得推广使用。

  NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）作为一种新型的物联网通信标准，在窄带宽、低功耗、广覆盖物联网领域具有诸多优势。本文概述了NB-IoT的主要优势及其技术。

  NB-IoT通信模组耗电极低。这得益于其惰性通信机制，大部分时间下，设备处于休眠状态（99%的时间）。主要在于其采用了 PSM 和 eDRX（拓展非连续接收）技术。

  一块NB-IoT通信设备的成本大约在1~5美元左右，从而满足物联网的应用场景。

  NB-IoT覆盖面积为2G、4G网的的3倍。通信上常用最大耦合损耗（MCL）来衡量通信设备信号覆盖覆盖能力。MCL与基站信号功率 P B 、接入终端信号功率 P M 有关，定义式如下:

  信号强度（信噪比）随距基站距离降低，其降低值用耦合损耗表征。而最大耦合损耗可以理解为满足通信需求的最弱信号值，即最大的信号衰减值，以此来间接表征满足通信的最远距离。
如下图所示，NB-IoT MCL比2G GPRS大了20dB，覆盖范围大了三倍。

  NB-IoT一个小区（约200KHz带宽）可接入50000个终端。远远多于LTE的1000个设备。

1、可实现全方位、无死角的建筑物监控，数据远程实时获取，保障了建筑物的安全。
2、烟感设备、网络传输设备都可使用电池进行供电，减少布线问题，降低成本。
3、可实现老建筑物的智能化监测，将老建筑物接入物联网，助力智慧城市建设。
4、除了可实现烟感监测，一台数据传输设备还可接入其他功能，如：远程抄表、远程定位等功能，功能可拓展。
1、NB-IoT终端待机时间长、实现对网络连接要求较高设备的高效连接，理论上电池一次更换可使用十年;
2、NB-IoT终端具有覆盖范围广、多设备连接、低速率、低功耗、架构优等特点，实现多设备的接入。
3、支持心跳链路检测，保持设备永远在线;支持设备运行软硬件自检技术，运行故障自修;设备自动上线，掉线自动重拨。
4、NB-IoT终端支持I/O、ADC、TTL/RS-232/RS-485多种接口选择，兼容所有串口下位机;通过开发包简化开发难度，可实现数据传输、远程参数配置、重启动控制。

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