NB–IOT之笑傲江湖

燚先生

近两年来，关于无线威尼斯人官方网站技术发展，吴老司听到最多的两个词就是5G和物联网，其中物联网听到的最多的一个词又是NB-IOT（简称NB）。5G因为标准还没定下来，暂且不表，近期吴老司撩威尼斯人官方网站将就NB-IOT推出系列文章，好好掰扯清楚物联网的前世今生、NB技术原理、NB规划等。

作为满汉全席的开胃菜，本篇将扒一扒物联网的发展历史以及NB是如何与不同门派之间相杀后，又如何与同门派不同宗派之间，甚至是同门师兄弟们相爱相杀的故事！

1  何为物联网？

It stands for Internet of Things。Basic idea is to connect EVERYTHING that you can think of by Internet。

首先我们得知道，自从上世纪80年代以来，从大哥大开始，无线威尼斯人官方网站技术已经经历了四代的传承与发展。从开始的人与人的连接，发展到人与物的连接，自然地，咱们脑洞大开，是否可以将所有的物都连在一起呢？而实际上从商业上来看，语音威尼斯人官方网站（人与人连接）收入已经见顶，由于4G的大力建设，数据业务（人与人&人与物的连接）支撑运营商收入进入了新的巅峰，那么下个收入蓝海将是什么？从目前观点来看即是物与物的连接将成为第三个波峰，而物联网将是重要的载体。

这里就不得不涉及到很多商业与技术的思考。试列举之：

◢发展的驱动力在哪？

◢应用case在哪？

◢商业前景如何？

◢选择何种连接技术最经济有效？

先引用一些关于物联网市场前景的预测数据：2020年，中国将达百亿物联网连接（含各种连接），产业链市场空间1万亿人民币（数据来源：麦肯锡等）。当然，你还可以找到各种预测的数据，总之一句话，这个饼很大，机会很多，这将是一群人的狂欢，想去high的（包括单身狗们）快上车，否则你错过的不仅仅是一个亿！

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2  物联网的应用场景

物联网应用场景丰富，但是依据对技术的需求，总体来看可以划分为两类：

◢可以使用非蜂窝（以短距 Wi-Fi、蓝牙等为主）网络来承载的应用

◢建议使用蜂窝（包括现有的2/3/4G及其他技术）物联网技术承载的应用（运营商市场主要在蜂窝领域，这也是我们讨论的重点）

目前，对于运营商来说，智能家居、智能楼宇、抄表、市政物联和物流追踪这五大领域将是应用推广的重点。以下引用一些统计和预测数据作为参考：

3  物联网技术的众生相

这张图见诸于各物联网相关资料中，理论上来讲，如果对这图理解了，那么恭喜你对物联网功力已经练到了五成，呵呵。

下面我试着对上图从几个维度进行解读：

◢横轴代表覆盖要求，一般可以划分为长距离和短距离，因此将物联网技术划分为了两个大类。短距离威尼斯人官方网站技术有我们熟悉的wifi（不要告诉我你不知道）、Bluetooth，还有大家不熟悉的ZigBee等。不过对不起，这些短距离威尼斯人官方网站技术天生就有覆盖范围受限的缺点，应用场景也就随之受限（如果你看看排球队的菇娘们，就知道有种高度你是高攀不上的），因为比如智能抄表等业务肯定是位于地下室或者弯角旮旯里，覆盖能力不行怎么搞定？这些技术不是运营商的兴趣点，当然也不是咱们研究的重点。对于长距离威尼斯人官方网站，主要的代表技术是NB-IOT、eMTC、LoRa、SigFox等。实际上对于长距离威尼斯人官方网站技术，一般同时具备了强覆盖、低成本、小功耗、大连接这四个关键特点（敲黑板，重点重点重点，注意没有高速率），我们又将这类技术称为LPWA（Low Power Wide Area）。从这四个特点来看，简直是人见人爱，所以运营商也爱，并且是真爱。再次敲黑板了，注意注意，咱们这个系列的主角NB-IOT已经自带光环出场了，以后会详细聊。

◢纵轴代表速率要求：基本可以划分为高、中、低三个速率等级。高速率：(>1Mbps)，主要的应用场景有车联网、视频监控、远程医疗等，代表技术有4G LTE-V和5G新技术等；中速率：((<1Mbps)，主要的应用场景有可穿戴设备、银行业PoS机、电梯广告推送、车队管理等，代表技术有eMTC、GPRS/CDMA、wifi等；低速率：((<200Kbps)，主要的应用场景有能源抄表、气象/环保监测、资产标签、智能停车、智能锁等，代表技术有NB-IoT、LoRa 、Sigfox（广域覆盖）、蓝牙、zigbee等短距技术等；

◢对于LPLA而言，我们还可以进一步细分，主要国际标准还是私有技术、公共频段还是授权频段，这不展开讲。

◢从这个图还可以看出，技术能力的统一与互斥性，也即很难有种技术是覆盖好又速率快的。如果有，请让我看到你们的双手？？

◢那么为什么有这么多技术呢？多得看花灯似得。答案CMCC早告诉你了：移动过年七款礼，总有一款适合你！

4  NB-IOT是个什么鬼？

前面已经撩到，物联网的缩写为IOT，英文为Internet of Things。这里吴老司有个小技巧，有些缩写看起来很吓人，也很难记，建议大家看看英文原文，你会发现so easy，那个敞亮，分分钟有妈妈再也不用担心我的学习的那种感觉。物联网有很多技术，在IOT之前加上NB，连起来NB-IOT即为我们这个系列的主角，很多文章中都解释为Niubility Internet of Thing，即牛逼的物联网。实际上，这只是一个善意的玩笑，NB的真正含义是narrow band的意思，翻译过来是窄带，所以经常我们在资料中会看到窄带物联网的提法。

NB-IOT属于LPWA技术的一种，它天生具备强覆盖、低成本、小功耗、大连接这四个关键特点，下面引用华为的一张图让大家对NB有个爱的初体验。


实话实说，作为一个在无线威尼斯人官方网站领域摸爬打滚十几年的老司机来说，看到这四个关键特点，我直呼word天，你这么NB，你咋不上天呢？

这里不得不谈谈在威尼斯人官方网站技术发展上，关于需求与实现等因素之间的一些辩证关系。先来看当前采用2/3/4G承载物联网应用的主要问题：

◢典型场景网络覆盖不足，例如：室内的无线抄表、边远地区的环境监控和地下资源监控（ 4G规划指标穿透1层墙）

◢终端功耗过高（使用5Wh电池），2G终端待现网能力差距

◢ 2/3/4G无法满足未来海量终端的应用

◢ 终端种类多、批量小，开发门槛高，威尼斯人官方网站模块成本高，综合成本高

正因如此，在2015年9月开始，NB-IOT技术应运而生。当然地NB义不容辞的要解决好以上的痛点和问题。这里的关系就是需求与实现的相生关系。

人有多大胆，地有多大产。吴老师在接下来的篇幅中将会一一道来，如何从技术上去实现这些逆天的要求。

下面先谈NB的历史，同学们会发现设计历史的人太不负责任了，简直复杂到不要不要的了。不过没关系，如果将NB-IOT技术标准的形成看做是江湖比武最终称霸武林的话，并且你正好看过笑傲江湖的话，那这些事就好理解了。

NB的历史如何与不同门派之间相杀后，又如何与同门派不同宗派之间，甚至是同门师兄弟们相爱相杀的故事（说好的攘外必先安内呢）。咱们的故事的主线主要有两个，一是NB（你可以理解为牛逼），二是SB（请注意不要理解错，是撕逼，不是那个SB）。

5  NB与不同门派的SB

这里不得不再提下LoRa、SigFox等私有的物联网技术。正因为这些技术的出现，对3GPP这个威尼斯人官方网站行业带头大哥造成了很大的心里阴影（那面积可是相当的大），所以3GPP才扯起虎旗开搞LPWA技术。当然地，3GPP当大哥多年可不是白给的，自己开招就是各种厉害招数，再加上多年经营，身边一堆小弟对老大哥一呼百应，一时群雄聚齐，所以才有了NB今天的声势。这就是NB与不同门派的撕逼。

顺便八卦一下，各位如果看3GPP在制定LTE标准中，WiMAX和LTE的剧情，与NB与LoRa之间何其相似？简直跟XX神剧一样，同样的剧情，变着花样的不断地上演。

6  NB与同门师兄弟的SB大战

话说，武林大会中刚与不同门派撕逼完，3GPP内部不同阵营之间的撕逼大战随即拉开。君不见前阵子关于5G编码标准之争，各种刷屏。说到底，不同阵营争的不光是面子，更实际的是利益。引用华为的一张图片，可以清晰的看出NB与同门师兄弟之间上演的相杀相爱的故事。

各位同学请注意，在讲解的过程中，一大波名词将扑面而来：

    ◢第一次内部PK：事情的起因是英国的vodafone（沃达丰）基于LTE网络提供抄表业务成本太高，而GSM网络即将退网的考虑，私下拍拖华为一起提出了NB-M2M解决方案。美国的qualcomm（高通）基于现有的LTE技术提出了NB-OFDMA（侧重是空口解决方案）。接下来就是各种PK，各种妥协，最终融合成第一个统一方案，成为NB-CIOT。

    ◢第二次内部PK：以爱立信等公司为首的阵营基于现有的LTE技术，提出了一些优化方案，因此进行了第二次PK，最终在2016年6月形成了现在的NB-IOT技术标准。

好吧，估计大家都晕掉了，总结一句话，经过两次内部大撕逼，最终才形成NB-IOT技术标准，至于之前的那些你就当是历史课吧。

7  NB与同门不同宗派间的SB

大家知道，在华山派内部也有宗派之分，岳不群属气宗，风清扬是剑宗前辈。同样在3GPP内部针对物联网的解决方案也存在两大宗派，一是基于LTE现网优化的eMTC技术，一个是另起炉灶的NB-IOT技术，见下面图表。


上图是从终端的演进角度来看eMTC技术的发展。其核心思想是在当前的LTE基础上，通过针对性优化，使之与LTE共存的情况下满足物联网的应用需求。其发展演进主要是终端方面的，如以上cat1是LTE终端，3GPP专门为了IOT设计了cat0终端，我们称为MTC，但是带宽还是20M，成本、耗电等都下不来，因此在R12时就被冻结。此后在R13阶段设计了cat M终端，带宽缩小到1.4M，成本、耗电等问题得到较好的解决，但随后3GPP在R13也冻结了eMTC的研究，转而研究NB-IOT去了（有没有一种生了二胎后大小子受冷落的感觉？）。

怎么理解NB-IOT和eMTC的关系？我的理解是长期共存，就如华山派的剑宗和气宗一样。因为定位不一样，eMTC解决的是中速率的IOT需求，而NB-IOT解决的是低速率的需求，武功路数不同而已。具体就不赘述了，详情请自觉翻阅前文中图。

8  结语

好了，老司机今天就聊到这，希望你已经了解到了物联网的前世今生、物联网的各种技术的定位，以及NB 是如何成就江湖地位的。下篇开始，吴老司将针对NB 的四个技术特性逐一分析，欢迎各位上车。