NB-IoT的概念

NB-IoT是屬于窄帶物聯網，NB-IoT技術是基于窄帶物聯網通信，不同于傳統的2G/3G/4G。NB-IoT帶寬大概只有180KHz，所占用的帶寬是非常小的，而且其使用License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現有網絡共存，并且能夠直接部署在GSM、UMTS或LTE網絡，即2/3/4G的網絡上，實現現有網絡的復用，降低部署成本，實現平滑升級。

作為世界上覆蓋面最大的網絡，移動網絡具有獨特的接入能力。因此，與WiFi、藍牙、ZigBee等無線連接方式相比，基于蜂窩網絡的NB-物聯網連接技術更有前景，并逐漸被作為開啟物聯網時代的關鍵，在物聯網行業(yè)已經商業(yè)化。

NB-IoT通信特點

NB-IoT具有超大覆蓋范圍，相較于4G/GPRS網絡增強20db左右強度，具有更遠的傳輸距離。其原理主要依靠：1、縮小帶寬，提升功率譜密度；2、重復發(fā)送，獲得時間分集增益。

NB-IoT網絡可接入超多連接，相比現有無線技術，同一基站下增多了50-100倍的接入數，每小區(qū)可以達到50K連接，真是實現萬物互聯所必須的海量連接。其原理在于：1、基于時延不敏感的特點，采用話務模型，保存更多接入設備的上下文，在休眠態(tài)和激活態(tài)之間切換；2、窄帶物聯網的上行調度顆粒小，資源利用率更高；3、減少空口信令交互，提升頻譜密度。

超低功耗終端在99%的時間內均處在休眠態(tài)，并集成多種節(jié)電技術，具有超常待機時間。3

NB-IoT因其適用的超低成本：NB-IoT無需重新建網，射頻和天線基本上都是復用的。場景，還具有低速率和低移動性的特點。

1、低速率。多點上行速率僅為56kbps，理想下行速率為21.25kbps；

2、低移動性。僅支持終端設備在30km/h的移動速率下實現小區(qū)切換，遠低于4G支持250km/h的速率（高鐵專網可達450km/h）。

NB-IoT傳輸特點

NB-IoT的工作狀態(tài)：

NB-IoT在默認狀態(tài)下，存在三種工作狀態(tài)，三種狀態(tài)會根據不同的配置參數進行切換，筆者認為這三種狀態(tài)較深刻地影響了NB-IoT的特性，如其對比傳統GPRS的低功耗特性，均可以從中獲得解釋，同時在后續(xù)對NB-IoT的使用和相關程序的設計時，也需要根據開發(fā)的需求與產品特性對這三種工作狀態(tài)進行合適的定制。

三種工作狀態(tài)如下：

Connected（連接態(tài)）：

模塊注冊入網后處于該狀態(tài)，可以發(fā)送和接收數據，無數據交互超過一段時間后會進入Idle模式，時間可配置。

Idle（空閑態(tài)）：

可收發(fā)數據，且接收下行數據會進入Connected狀態(tài)，無數據交互超過一段時會進入PSM模式，時間可配置。

PSM（節(jié)能模式）：

此模式下終端關閉收發(fā)信號機，不監(jiān)聽無線側的尋呼，因此雖然依舊注冊在網絡，但信令不可達，無法收到下行數據，功率很小。

持續(xù)時間由核心網配置（T3412），有上行數據需要傳輸或TAU周期結束時會進入Connected態(tài)。

NB-IoT三種工作狀態(tài)一般情況的轉換過程可以總結如下：

①終端發(fā)送數據完畢處于Connected態(tài)，啟動“不活動計時器”，默認20秒，可配置范圍為1s~3600s；

②“不活動計時器”超時，終端進入Idle態(tài)，啟動及或定時器（Active-Timer【T3324】），超時時間配置范圍為2秒~186分鐘；

③Active-Timer超時，終端進入PSM狀態(tài)，TAU周期結束時進入Connected態(tài)，TAU周期【T3412】配置范圍為54分鐘~310小時。

【PS：TAU周期指的是從Idle開始到PSM模式結束】

NB-IoT終端在不同工作狀態(tài)下的情況剖析：

1、NB-IoT發(fā)送數據時處于激活態(tài)，在超過“不活動計數器”配置的超時時間后，會進入Idle空閑態(tài)；

2、空閑態(tài)引入了eDRX機制，在一個完整的Idle過程中，包含了若干個eDRX周期，eDRX周期可以通過定時器配置，范圍為20.48秒~2.92小時，而每個eDRX周期中又包含了若干個DRX尋呼周期；

3、若干個DRX尋呼周期組成一個尋呼時間窗口（PTW），尋呼時間窗口可由定時器設置，范圍為2.56s~40.96s，取值大小決定了窗口的大小和尋呼的次數；

4、在ActiveTimer超時后，NB-IoT終端由空閑態(tài)進入PSM態(tài)，在此狀態(tài)中，終端不進行尋呼，不接受下行數據，處于休眠狀態(tài)；

5、TAUTimer從終端進入空閑態(tài)時便開始計時，當計時器超時后終端會從PSM狀態(tài)退出，發(fā)起TAU操作，回到激活態(tài)（對應圖中①）；

6、當終端處于PSM態(tài)時，也可以通過主動發(fā)送上行數據令終端回到激活態(tài)（對應圖中②）。

應用場景

NB-IoT垂直行業(yè)主要集中交通行業(yè)、物流行業(yè)、衛(wèi)生醫(yī)療、商品零售行業(yè)、智能抄表、公共設施、智能家居、智能農業(yè)、工業(yè)制造、企業(yè)能耗管理、企業(yè)安全防護、智慧停車、智能抄表、智慧路燈等多種應用場景。
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