世界有多大，物聯網就有多廣!NB-IoT作為開啟物聯網時代的金鑰匙，近一兩年來，不論是從政府專門出臺支持政策的紅頭文件，還是運營商巨資組建的大規模網絡、大手筆補貼等，都在不斷打破NB-IoT的落地壁壘，為規模化商用鋪平道路。

　　上周，亞洲電子行業頂級盛會“慕尼黑上海電子展”正式落下了帷幕，在15日的國際嵌入式系統創新論壇上，來自鄭州大學的國家無線傳感器網絡標準工作組專家——侯維巖教授以“智能制造與窄帶無線通信新技術NB-IoT”為主題作了精彩的分享。從工業4.0到中國制造2025，再到無線通信，侯維巖教授從技術背景、發展歷程、應用實踐、行業現狀與市場等多個維度對NB-IoT作了詳細梳理。

　　在4G時代，除了傳統的LTE通信方案之外，華為研發了面向行業M2M應用的eLTE技術，即將LTE技術移到2.4G/5G免授權頻譜上，形成了eLTE-U寬帶物聯和eLTE-IoT窄帶物聯兩種技術。eLTE-U技術是一種半徑5，6 公里的廣域覆蓋連接的專網技術，面向智慧園區、安監環保、智慧交通等多個需要大帶寬、高移動、低時延、高頻度數據大的行業應用。eLTE-IoT窄帶是一種高可靠、多連接、小數據、低頻度的無線技術，特別適應于低功耗中長距物聯網需求的場合。在過去的幾年中已經獲得了一定的發展。但限于自己的“專網”技術限制，很難獲得業界廣泛的支持，只能應用于一些高端的工業無線通信網絡場合。

　　隨著4G LTE系統在全球的大規模商用，5G網絡技術已經提上了快速研發的日程。5G網絡能夠提供更高的峰值傳輸速度以及更大的系統容量、更低的傳輸延遲以支持全新的應用場景、更高的頻譜以及能量利用效率、支持海量的M2M設備以及更高的設備密度。與現有的LTE網絡相比， 5G能夠為大量的不同類別的M2M應用提供不同QoS等級的服務。5G的一個目標是能夠針對物聯網服務以及應用需求，在工業現場層網絡提供機器之間M2M超可靠通信服務。

　　5G時代的蜂窩無線網絡制定了3個應用場景或分目標：eMBB、mMTC和URLLC。其中的mMTC是針對大規模物聯網業務的應用。NB-IoT(窄帶物聯網通信技術)就是面向mMTC的一個海量強連接、深度覆蓋、穩定可靠且低功耗的優異技術。其構建于蜂窩網絡，只消耗大約180KHz的頻段，可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，可以實現5G的平滑升級，是5G時代的一個強有力的蜂窩物聯網基礎網絡，自2016年6月成為國際標準后，有望成為工業物聯網應用的一個支撐熱門技術。

　　NB-IoT 技術是一種 LPWA(低功耗廣域網)解決方案，具有以下優勢：

　　海量連接：在同一小區中，NB-IoT可以比現有無線技術提供50~100倍的接入數，達10萬連接。

　　超低功耗：NB-IoT設備功耗小，可以保障電池5年以上的使用壽命。

　　深度覆蓋：NB-IoT比LTE提升20dB增益，覆蓋能力提升100倍，能對傳統無線信號難以到達的環境深度覆蓋。

　　安全可靠：支持雙向鑒權以及空口嚴格加密，實現電信級的可靠性接入。

　　國際標準化機構3GPP提出的NB-IoT(窄帶物聯網)標準已經于2016年六月制訂完成，正式發布。NB-IoT主要是針對低速率，低功耗，大覆蓋范圍，擁有大量設備節點的M2M應用。典型的應用場景包括：智能泊車，智能水表，智能交通燈，智能物流，智能農業，以及智能工廠等。NB-IoT網絡由電信運營商布置運營，可以在廣域范圍內支持大量的設備，同時對設備的復雜度要求也比較低。這可以極大降低硬件以及使用成本，能夠為工業物聯網提供很好的廣域覆蓋能力，有利于快速地大規模推廣物聯網應用。

　　目前以NB-IoT為代表的廣域低功耗網絡技術LPWA獲得了長足的發展。國內的相關電信運營商以及設備公司都在加快推進NB-IoT標準的商用并且挖掘新的應用場景。華為與國外知名電信運營商沃達豐(Vodafone)在2016年2月成立了全球首個NB-IoT開放實驗室對NB-IoT的需求，可能的應用場景以及服務進行研究。同年九月在西班牙首都馬德里，華為與沃達豐完成全球首個基于3GPP NB-IoT標準的測試。十月份在馬德里成功演示基于NB-IoT的智能停車應用。2017年1月沃達豐在西班牙馬德里運營首個商用NB-IoT網絡，已經在西班牙其他幾個城市提供NB-IoT服務。沃達豐預計將會在西班牙提供支持總共超過一億個連接的能力。國外知名箱包品牌Samsonite與沃達豐合作利用NB-IoT提供箱包追蹤服務。用戶可以通過手機APP實時追蹤支持NB-IoT的Samsonite箱包。思科的物聯網平臺Jasper Wireless也宣布支援NB-IoT服務。新加坡電信運營商與愛立信合作推出了支援NB-IoT的開放平臺Assured+給物聯網應用開發者以及客戶。

　　國內主要通信運營商也都在為NB-IoT大規模商用做前期準備以及小范圍測試。中國移動正在國內四個城市基于其OneNet平臺對NB-IoT進行外場測試。共享單車OFO與中國電信，華為合作提供基于NB-IoT的共享單車服務，以方便單車計費，實時追蹤以及維護管理。愛立信攜手中國移動以及英特爾展示了全球首個基于NB-IoT的智能工廠應用。在他們的應用中，智能工廠中的多個實驗應用包括：生產監控，倉庫監控，包裝以及材料追蹤等。

　　中國電信在2017年5月了完成全國NB-IoT布網設備的升級。在2017年6月推出第一個NB-IoT應用計費套餐，設置了NB-IoT模塊專項補貼。2017年7月完成了全國31省市的NB-IoT實際測，并對第三方用戶開放NB-IoT入庫測試。2018年2月，中興物聯NB-IoT模塊順利通過測試，拿到全球首張NB-IoT模塊進網許可證。據最新報道，2018年2月27日，ofo攜手華為、沃達豐在西班牙馬德里運行搭載NB-IoT物聯網智能鎖的小黃車，這是共享單車企業首次正式在海外落地NB-IoT技術。

　　NB-IoT預計將于2018年中進入商業化成熟期，然而現有的NB-IoT應用主要集中在社會生活公共服務領域，還很少涉及工業控制領域。智能工廠要求工業物聯網還需要對于大量的低速設備提供數據通信的連接支持、信息分類傳輸等，并且能夠與其他網絡技術協議集成。現在的NB-IoT還只能提供低速的數據通信服務，不能直接用于自動化控制的數據傳輸，取代現有的工業現場中的DCS，FCS等有線或無線網絡技術。

　　NB-IoT可以在廣域范圍覆蓋工廠中更多的傳感器和執行器，實現對現場層的多個自動化控制的子系統的連接，提供控制參數的設定，也可以進行全域的更廣闊范圍內的人員考核、物流跟蹤和定位、智能制造所需的ERP和MES數據的小數據量的及時交換等。NB-IoT提供廣域覆蓋的、復雜惡劣環境等信號差的場景中正常通信的能力。即在NB-IoT覆蓋范圍內，各種新型的傳感器，各種小型網絡包括FCS系統、WiFi, ZigBee等可以通過運營商的網絡直接連接到遠程的智能工廠管理平臺，實現工廠不同的功能區域的有線/無線LAN子網絡、設備的等與遠程的管理平臺的連接。這種廣域、強覆蓋連接、小數據量傳輸的特性恰好彌補了前述各種工廠有線/無線子網絡的不足。