扒开NB-IoT的那些事...

撕逼物联网......



NB-IoT，Niubility Internet of Thing，即牛掰的物联网技术。

关于物联网，小编想从2款很有趣的应用说起...



这不是在播限制级。这是Nake Labs推出的3D健身镜，这款智能通过3D扫描全身来跟踪您的体型变化。



这款名为Naked（裸体）的智能健身镜通过对身体的扫描建立3D模型，记录体型变化，并向手机同步APP发送数据，分析您的健身效果。



还有亚马逊那个邪恶的“一键下单”按钮...



这个东西叫Dash Button，就是一个可贴在家里的塑料按钮。比如在洗衣机上贴一个，发现洗衣液用完了，按下按钮就下单了，然后快递就嗖嗖来了... 剁手党直呼受不了...



以上2个物联网应用，都是采用的WiFi通信技术。

物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网），即广域网通信技术。



LPWA又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。



万物互联是大趋势，是发展的必然，各种物联网技术也是梭镖林立。

面对各种兴起的物联网技术，3GPP主要有三种标准：LTE-M、EC-GSM和NB-IoT，分别基于LTE演进、GSM演进和Clean Slate技术。

●LTE-M

LTE-M，即LTE-Machine-to-Machine，是基于LTE演进的物联网技术，在R12中叫Low-Cost MTC，在R13中被称为LTE enhanced MTC (eMTC)，旨在基于现有的LTE载波满足物联网设备需求。



知道LTE UE categories的朋友并不会陌生。为了适应物联网应用场景，3GPP在R11中定义了最低速率的UE设备为UE Cat-1，其上行速率为5Mbps，下行速率为10Mbps。为了进一步适应于物联网传感器的低功耗和低速率需求，到了R12，3GPP又定义了更低成本、更低功耗的Cat-0，其上下行速率为1Mbps。

●EC-GSM

EC-GSM，即扩展覆盖GSM技术（Extended Coverage-GSM）。

各种LPWA技术的兴起，传统GPRS应用于物联网的劣势凸显。2014年3月，3GPP GERAN #62会议“Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things”研究项目提出，将窄带（200 kHz）物联网技术迁移到GSM上，寻求比传统GPRS高20dB的更广的覆盖范围，并提出了5大目标：提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延。2015年，TSG GERAN #67会议报告表示，EC-GSM已满足5大目标。

GERAN（GSM EDGE Radio Access Network）是GSM/EDGE 无线通信网络（Radio Access Network）的缩写。GERAN由3GPP主导，主要制定GSM标准。由于早期的蜂窝物联网技术是基于GSM的，所以一些物联网立项都是GERAN进行的。

随着技术的发展，蜂窝物联网通信需要进行重新定义，我们形象的叫做“clean-slate”方案，类似于“打扫干净屋子再请客”的说法，这就出现了NB-IoT。由于NB-IoT技术并不基于GSM，是一种clean-slate方案，所以，蜂窝物联网的工作内容转移至RAN组。GERAN将继续研究EC-GSM，直到R13 NB-IoT标准冻结。



●NB-IoT

2015年8月，3GPP RAN开始立项研究窄带无线接入全新的空口技术，称为Clean Slate CIoT，这一Clean Slate方案覆盖了NB-CIoT。

NB-CIoT是由华为、高通和Neul联合提出，NB-LTE是由爱立信、诺基亚等厂家提出。

NB-CIoT提出了全新的空口技术，相对来说在现有LTE网络上改动较大，但NB-CIoT是提出的6大Clean Slate技术中，唯一一个满足在TSG GERAN #67会议中提出的5大目标（提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延）的蜂窝物联网技术，特别是NB-CIoT的通信模块成本低于GSM模块和NB-LTE模块。

NB-LTE更倾向于与现有LTE兼容，其主要优势在于容易部署。

最终，在2015年9月的RAN #69会议上经过激烈撕逼后协商统一，NB-IoT可认为是NB-CIoT和NB-LTE的融合。

这里引用一段3GPP RAN会议报告关于蜂窝物联网技术的描述：

物联网（Internet of Thing, IoT）是未来重要技术，3GPP在R12/R13虽然也有MTC（Machine Type Communication）相关技术，但其基本做法是在既有LTE技术与架构上进行优化，并非针对物联网特性进行全新的设计。 相对于MTC技术优化的做法，蜂窝物联网(Cellular Internet of Thing, CIoT)技术项目建议针对物联网特性全新设计，不一定要相容于既有的LTE技术框架。

为了简单了解物联网标准推进过程，我们举例摘要一下华为的2个提案：

●RP-150709 : “Views on specification for a Cellular IoT system in RAN” , Huawei



Huawei认为，如上图所示，既有的移动通信技术如LTE较适用于如智慧城市等需要高速率的应用；一些低速的技术如WiFi等可应用于智慧家庭等；针对其它需要极低速、极低成本、 低功率的应用，如智能读表(Metering)、传感器追踪(Sensor Tracking) 等，这是CIoT技术特别适用的场景，终端数量上也是最多的。

目前推动CIoT有两大方向: 一个是基于GSM系统持续改进的技术，另一个就是建议全新的（Clean Slate）CIoT 技术设计。



Huawei建议RAN1~RAN4 工作小组都应将CIoT 全新技术纳入工作项目，并尽快将其列为R13工作项目。

●RP-151359 : “NB-CIoT – Deployment Scenarios” , Huawei

这是华为提出的NB-CIoT的三个应用场景：



上图中，左图是CIoT利用GSM载波的来部署，将原本提供GSM服务的部分载波移至给CIoT使用；

中间图的部署方式是CIoT与既有网络系统独立部署，各自使用独立的频谱，彼此不会互相干扰，是最简单的部署方式，但CIoT需要一段自己的频谱；

右图是将CIoT与既有的 LTE系统共存，利用LTE频谱边缘信号强度较弱的部分部署CIoT，优点是CIoT不需要一段自己的频谱，缺点是可能发生与LTE系统干扰问题，但是，若CIoT与LTE最旁边的子载波距离200KHz以上的话，CIoT与LTE的共存干扰可被有效控制。

关于NB-CIoT和NB-LTE的区别，上几张图，有兴趣的可以看看...







物联网技术这么多，撕逼当然很惨烈，除了NB-CIoT和NB-LTE之撕，还有NB-IoT和LTE-M之撕，当然还有3GPP下的蜂窝物联网技术与其它LPWA技术之撕…

有人说，NB-IoT标准的出现，将撕碎Sigfox和LoRa等技术，因为支持NB-IoT的运营商要比使用Sigfox和LoRa技术的运营商拥有更大的客户群规模。

Sigfox和LoRa等技术的粉丝们表示不以为然，他们认为，NB-IoT还未商用部署，未来好几年时间内技术成本仍会居高不下。这确实是个问题，我家电冰箱才花了699元，如果装一个20美元的通信模块，成了物联网智能冰箱，价格一下涨到730元，我一定不买了，别问我为什么？穷！

不过，据说通信模块可以降到5美元以下的，我们还是应该期待的。而且，不仅是智能家居（让WiFi去玩吧），物联网的应用场景相当广泛，比如，智能泊车、自行车联网防盗、车联网、智慧城市、智慧建筑、环境监控…

最后，我们再向大家详细介绍其它10大物联网通信协议...

可是，我真的不想码字了~~~

下次再聊！欢迎大家留言指正，不要太客气，小编很nice（耐撕）的！

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