基于物聯(lián)網(wǎng)的NB—loT標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)勢

鄒士哲

【摘 要】NB-loT是一種廣域覆蓋且低功耗的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其本身屬于全世界通信行業(yè)的共識產(chǎn)物，2016年該標(biāo)準(zhǔn)正式測試完成，基于此，本文簡單分析了NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢和特點(diǎn)，并圍繞NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向開展了深入探討，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；NB-loT標(biāo)準(zhǔn)；通信業(yè)

NB-loT的全稱為窄帶物聯(lián)網(wǎng)，屬于萬物互聯(lián)的重要分支，其能夠構(gòu)建與蜂窩網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)低成本、平滑升級，這使得NB-loT在我國智能工業(yè)、智慧醫(yī)療、智能追蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、智慧城市等領(lǐng)域均有著較為廣泛應(yīng)用，本文研究的現(xiàn)實(shí)意義可見一斑。

一、NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢和特點(diǎn)

（一）優(yōu)勢

NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢可概括為四個方面，分別為低速率、低功率、低帶寬、廣覆蓋，具體優(yōu)勢如下：（1）低速率。NB-loT標(biāo)準(zhǔn)能夠在同步性和時(shí)延較低的情況下與相關(guān)設(shè)備保持連接，且連接的可靠性較高、消耗網(wǎng)絡(luò)資源較少。如出現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備連接斷開問題，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)可自動發(fā)起重連及相關(guān)業(yè)務(wù)需求，因此只需保證設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)處于正常狀態(tài)，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用基本不需要人工的維護(hù)和干預(yù)。（2）低功率。電量的應(yīng)用在一定程度上制約著物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展，如果物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備經(jīng)常缺電或需要頻繁充電，物聯(lián)網(wǎng)的效率、人工和時(shí)間成本均將受到較為負(fù)面影響。NB-loT標(biāo)準(zhǔn)采用低功率發(fā)射，且使用該標(biāo)準(zhǔn)的移動端設(shè)備功率多較低，這就使得電量的使用得到了較好控制。此外，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)對后期優(yōu)化工作的要求也較低，因此應(yīng)用NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)同步所需功率同樣較低。（3）低寬帶。NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用還能夠有效節(jié)省頻段資源，且該標(biāo)準(zhǔn)不需要復(fù)雜的均衡算法，這同樣能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的建設(shè)提供有力支持。（4）廣覆蓋。廣覆蓋同樣屬于NB-loT標(biāo)準(zhǔn)具備的優(yōu)勢，這一優(yōu)勢的取得主要是由于NB-loT標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了功率譜密度的提升，相較于LTE，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域覆蓋能力是其100倍，LTE信號無法覆蓋地下管道、地下車庫等難題也能夠隨著NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用成為過去式，相關(guān)電表、氣表的布置需求可得到較好滿足[1]。

（二）特點(diǎn)

數(shù)據(jù)鏈接能力優(yōu)秀、頻段靈活、覆蓋增強(qiáng)屬于物聯(lián)網(wǎng)NB-loT標(biāo)準(zhǔn)具備的特點(diǎn)，具體特點(diǎn)表現(xiàn)如下：（1）數(shù)據(jù)鏈接能力優(yōu)秀。相較于傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)鏈接能力較為優(yōu)秀，這使得其能夠更好滿足廣闊的用戶信息獲取需要。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，一個NB-loT可同時(shí)滿足10萬個客戶端的在線連接需要，且在相對飽和的狀態(tài)下，NB-loT還能夠保持較低的延時(shí)率，這就使得其能夠較好滿足用戶需求。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，各領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)連接和通行的需求不斷提升，數(shù)據(jù)分析的受重視程度也因此不斷提升，因此通行技術(shù)、數(shù)據(jù)鏈接能力均需要不斷更新?lián)Q代、與時(shí)俱進(jìn)，而隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的不斷推進(jìn)，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)具備的數(shù)據(jù)鏈接能力優(yōu)秀特點(diǎn)將進(jìn)一步提高其實(shí)用性。（2）頻段靈活。NB-loT標(biāo)準(zhǔn)具備頻段靈活特點(diǎn)，這使得運(yùn)營商能夠靈活應(yīng)用LTE頻段或非LTE頻段建設(shè)NB-loT系統(tǒng)，并同時(shí)保證系統(tǒng)的兼容性。NB-loT支持三種運(yùn)行模式，包括頻段內(nèi)、保護(hù)頻段、獨(dú)立，頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸需利用LTE載波內(nèi)的PRB，保護(hù)頻段的數(shù)據(jù)傳輸需利用LTE載波內(nèi)的Guard Band，獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸則需要應(yīng)用非LTE頻段的載波。但考慮到市場需求，NB-loT的三種運(yùn)行模式的設(shè)計(jì)必須遵循一致性原則。（3）覆蓋增強(qiáng)。覆蓋增強(qiáng)同樣屬于NB-loT標(biāo)準(zhǔn)具備的特點(diǎn)，這是由于其能夠在GPRS技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更加深度和廣度的覆蓋。通過增大MCL即可得到有效的調(diào)整參數(shù)，NB-loT的覆蓋即可實(shí)現(xiàn)有效增強(qiáng)。MTC業(yè)務(wù)同樣能夠較好服務(wù)于NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋增強(qiáng)，這是由于MTC業(yè)務(wù)延長了信號碼元并降低了傳輸速度，重復(fù)傳輸使得簡單的信道編碼傳輸也得以實(shí)現(xiàn)，解調(diào)和譯碼的可靠性由此得到了較好保障，配合TURBO編碼，譯碼的錯誤率大大降低，物理信道功率的增強(qiáng)自然能夠有效改善NB-loT信號的覆蓋范圍[2]。

二、NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

（一）發(fā)展現(xiàn)狀

2016年6月16日，3GPP RAN第72次會議順利結(jié)束，NB-loTR核心協(xié)議正式凍結(jié)，該標(biāo)準(zhǔn)也因此成為史上建立最快的3GPP標(biāo)準(zhǔn)，2016年9月，NB-loT性能標(biāo)準(zhǔn)制定完成，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)也正式在2017年進(jìn)入試商用階段。結(jié)合上文可深入了解NB-loT標(biāo)準(zhǔn)具備的優(yōu)勢和特點(diǎn)，而由于NB-loT標(biāo)準(zhǔn)工作于授權(quán)頻譜，而Sigfox、LoRa等競爭技術(shù)使用未授權(quán)頻譜，這就使得NB-loT標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用中不容易受到干擾，NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性由此得到了較好保障。受NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢和特點(diǎn)影響，近年來NB-loT標(biāo)準(zhǔn)在我國各領(lǐng)域的應(yīng)用日漸廣泛化，智能工業(yè)、智慧醫(yī)療、智能追蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、智慧城市等均屬于NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的常用領(lǐng)域。

（二）未來發(fā)展方向

近年來國內(nèi)外學(xué)界圍繞NB-loT標(biāo)準(zhǔn)開展了大量研究，而結(jié)合近年來的研究成果及相關(guān)實(shí)踐探索不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的3G、4G仍無法滿足人們的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求，且藍(lán)牙、WiFi仍是大部分物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主要應(yīng)用技術(shù)，由此可見具備多方面優(yōu)勢和特點(diǎn)的NB-loT標(biāo)準(zhǔn)具備廣闊發(fā)展前景，因此本文將基于物聯(lián)網(wǎng)的NB-loT標(biāo)準(zhǔn)未來發(fā)展方向概括為4G性能充分發(fā)掘、5G性能和用戶感知優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控和評估的智能化和自動化共三個方面，具體內(nèi)容如下：（1）4G性能充分發(fā)掘。為實(shí)現(xiàn)感知優(yōu)化并提升用戶口碑，4G性能充分發(fā)掘存在較高必要性，這一發(fā)掘需圍繞網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化聚焦口碑場景、900M深度重耕展開，以此完成方案制定優(yōu)化并提升重點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)效能短板指標(biāo)。VoLTE高清語音部署同樣能夠較好服務(wù)于4G性能發(fā)掘，因此近年來我國各地紛紛開展了相關(guān)的探索和試點(diǎn)，大數(shù)據(jù)化、互聯(lián)網(wǎng)化的網(wǎng)絡(luò)評估體系建設(shè)同樣屬于NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的未來發(fā)展方向，5G技術(shù)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)部署可由此獲得有力支持。（2）5G性能和用戶感知優(yōu)化。結(jié)合NB-loT標(biāo)準(zhǔn)不難發(fā)現(xiàn)，其能夠較好服務(wù)于5G性能和用戶感知優(yōu)化，因此NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的未來發(fā)展方向包括4G/5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和性能協(xié)同優(yōu)化、5G上下行解耦和上行受限優(yōu)化、市場前端支撐的流程化和智能化、5G回落VoLTE語音專項(xiàng)優(yōu)化、5G高中低頻多載波互操作優(yōu)化等，平臺工具機(jī)器學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)、新的優(yōu)化方案孵化、跨廠家的優(yōu)化方案制定和大數(shù)據(jù)分析也能夠推動NB-loT標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用與發(fā)展。（3）網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控和評估的智能化和自動化?；谖锫?lián)網(wǎng)的NB-loT標(biāo)準(zhǔn)，工具平臺的AI化實(shí)現(xiàn)、商用5G技術(shù)的成熟、端到端優(yōu)化支撐的完成、網(wǎng)絡(luò)效能集約和性能領(lǐng)先均需要得到重視，同時(shí)還需要關(guān)注智能網(wǎng)絡(luò)性能管理、Volte商用的完成。

三、結(jié)論

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)的NB-loT標(biāo)準(zhǔn)具備較為廣闊的發(fā)展?jié)摿?，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的優(yōu)勢、特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀、未來發(fā)展方向等內(nèi)容，則直觀展示了基于物聯(lián)網(wǎng)的NB-loT標(biāo)準(zhǔn)，而為了更為深入了解該標(biāo)準(zhǔn)并推動其發(fā)展及應(yīng)用，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈接的突破、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用空間的拓展、NB-loT覆蓋增強(qiáng)技術(shù)的研究同樣需要得到重視，我國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展可由此獲得有力支持。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王健興.NB-LoT物聯(lián)網(wǎng)覆蓋增強(qiáng)技術(shù)探討[J].通訊世界，2017（23）：3-4.

[2]張權(quán).基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-loT）技術(shù)性能及應(yīng)用[J].科技傳播，2017，9（20）：78-79.