黃文超（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東廣州，510630）

NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

黃文超
（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東廣州，510630）

NB-IoT作為現(xiàn)階段我國物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系中的重要分支，憑借自身在蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)技術(shù)以及運行成本等方面的優(yōu)勢與商業(yè)價值，逐漸成為物流網(wǎng)發(fā)展的的主流。本文以NB-IoT低速率窄寬帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為研究重點，深入分析發(fā)展現(xiàn)狀及方向，為其在實踐中的有效應(yīng)用提供必要的參考。

NB-IoT ；物聯(lián)網(wǎng) ；通信技術(shù) ；現(xiàn)狀 ；趨勢

0 引言

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）以蜂窩網(wǎng)絡(luò)為基本結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了低速窄寬帶環(huán)境下物聯(lián)網(wǎng)的有效構(gòu)建，NB-IoT對于蜂窩結(jié)構(gòu)的合理使用使得其與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)相比，在只需要消耗180KHz左右的帶寬的情況下，就可以進(jìn)行GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)以及 LTE網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與部署，因此極大地控制了物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的建設(shè)開發(fā)成本，減少了不必要的資源浪費與人力損耗。使得NB-IoT有效滿足公共基礎(chǔ)設(shè)施、智慧城市以及現(xiàn)代建筑體系對于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的使用需求，極大了滿足了通信技術(shù)的垂直應(yīng)用需求。對于NB-IoT低速率窄寬帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢進(jìn)行必要的梳理與分析，為后續(xù)相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新以及城市物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建創(chuàng)造了良好的條件。

1 NB-IoT低速率窄寬帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

NB-IoT 由3GPP第三代全球合作伙伴計劃提出，希望在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，通過對NB-IoT組織架構(gòu)的合理配置，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的長距離、低速率、低能耗以及服務(wù)多樣化，這就使得NBIoT與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比，具有極為明顯的技術(shù)與性能優(yōu)勢，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍以及穩(wěn)定性的全面提升，極大地滿足了多樣化的使用需求，促進(jìn)了數(shù)據(jù)信息的高效互動，滿足了超長距離通信技術(shù)的發(fā)展需求。對NB-IoT低速率窄寬帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)現(xiàn)狀的分析，能夠幫助技術(shù)人員對NB-IoT技術(shù)體系進(jìn)行必要的梳理與整合，從NB-IoT發(fā)展特點以及技術(shù)優(yōu)勢等層面出發(fā)，不斷進(jìn)行NB-IoT低速率窄寬帶技術(shù)的創(chuàng)新與優(yōu)化，推動物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的快速健康發(fā)展。

2 NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)優(yōu)勢

NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)優(yōu)勢的分析，使得相關(guān)技術(shù)人員、通信企業(yè)以及國家相關(guān)部門進(jìn)一步明確NB-IoT的重要性，進(jìn)而為NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展提供保障。

2.1 NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)覆蓋范圍優(yōu)勢

現(xiàn)階段主流4G網(wǎng)絡(luò)雖然在一定程度上滿足了移動網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)交互的客觀要求，便利了用戶對于網(wǎng)絡(luò)資源的獲取，但是從物聯(lián)網(wǎng)的角度來看，4G環(huán)境下，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以及信息數(shù)據(jù)的傳輸能力難以真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸。同時藍(lán)牙以及ZigBee等技術(shù)盡管能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸，但是由于其傳輸覆蓋范圍有效，無形之中增加了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的開發(fā)成本，因此其實用性大大折扣。NB-IoT以蜂窩網(wǎng)絡(luò)作為主要結(jié)構(gòu)，因此使得其支持M2M體系下海量數(shù)據(jù)連接與更新，加之移動蜂窩連接的便捷性，這就在一定程度上增加了網(wǎng)絡(luò)自身的覆蓋面積，滿足物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下通信流程與環(huán)節(jié)的各項需求。例如在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，在同樣的帶寬頻段下，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)增益超過20dB，覆蓋面積擴(kuò)大100倍，這種覆蓋能力，使得物聯(lián)網(wǎng)的通信能力得到大大增強(qiáng)，實用性切實得到保障。

2.2 NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)功耗優(yōu)勢

NB-IoT由于其終端以及各種設(shè)備待機(jī)時間較長，待機(jī)時間可以高達(dá)10年，超長的待機(jī)與良好的功耗控制。NB-IoT低速率窄寬物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的功耗優(yōu)勢，使得其模塊成本控制難度較低，保證了通信運營企業(yè)的足量的盈利空間，同時也在很大程度上降低了NB-IoT設(shè)備更新?lián)Q代的難度，保證了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)體系的無縫調(diào)整，減少了不必要的資源浪費與人員費用支出。

2.3 NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)數(shù)據(jù)鏈接能力

NB-IoT下蜂窩結(jié)構(gòu)的特殊性，使得NB-IoT與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比有著良好的連接能力，滿足海量用戶信息獲取需求，例如目前NB-IoT一個扇區(qū)最多可以支持同時10萬用戶端的在線連接，并且即便是在滿負(fù)荷的情況下，NB-IoT通信技術(shù)保持一個較低的延時率，提升了用戶的滿意度。

與信號發(fā)生器有效連接在一起，且能夠保證信號發(fā)生器設(shè)置與參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的統(tǒng)一。同時運用有關(guān)節(jié)點，還能從儀器緩存區(qū)中獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)信息。在對多種命令字進(jìn)行處理時，儀器響應(yīng)長度也會出現(xiàn)差異，所以相關(guān)人員應(yīng)對讀取字符數(shù)進(jìn)行限定，以避免類似的情況出現(xiàn)。

例如，命令字“194”與“193”響應(yīng)長度為1B與7B，這時相關(guān)人員就應(yīng)按照此數(shù)據(jù)，來對函數(shù)返回數(shù)據(jù)的常熟進(jìn)行設(shè)置，并要制定出相應(yīng)的節(jié)點。如若用戶發(fā)出“193”命令，設(shè)計人員并不能在函數(shù)之中找到相應(yīng)的數(shù)值，這時會通過運用相應(yīng)函數(shù)，將“1”轉(zhuǎn)換為“0”，并會將常數(shù)設(shè)置成7，將相應(yīng)數(shù)據(jù)作為缺省條件，同時會將相應(yīng)儀器參數(shù)反映到用戶處。同時在接收到相應(yīng)命令字之后，儀器緩存區(qū)內(nèi)部讀取到的數(shù)據(jù)，也會由函數(shù)形式轉(zhuǎn)換為“無符號字節(jié)數(shù)組”形式，再通過相應(yīng)節(jié)點回傳到用戶處，以便用戶展開后續(xù)其他操作。

3.3 數(shù)字信號產(chǎn)生與控制模塊

由于控制界面的特殊性，程序在運行過程中會出現(xiàn)一些數(shù)據(jù)信號。為了生成或妥善處理這些信號，設(shè)計人員有必要按照LabVIEW軟件特點，設(shè)計出與之相符的數(shù)字信號產(chǎn)生與控制模塊。

在特殊信號以及其他信號產(chǎn)生之后，如果單一只依靠LabVIEW軟件功能，該模塊并不能完成特殊波形數(shù)據(jù)的生成，所以設(shè)計人員該借助相應(yīng)節(jié)點，來確保模塊與軟件相應(yīng)部分的通信功能，以保證特殊函數(shù)的順利生成，并實現(xiàn)對這種函數(shù)波形產(chǎn)生數(shù)字寬帶信號進(jìn)行有效控制，從而保障該模塊在整體程序中的作用。

4 仿真模擬

為了對本系統(tǒng)設(shè)計實用性與有效性進(jìn)行檢測，應(yīng)在完成軟件設(shè)計之后，對整體系統(tǒng)展開仿真模擬實驗，以便及時對設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整。

在進(jìn)行測試時，檢測人員應(yīng)按照系統(tǒng)實際需求以及相應(yīng)的軟件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，選擇出適合的頻譜分析器以及示波器。然后在運用本系統(tǒng)對信號源實施管控，并要將對理論波形以及實際波形進(jìn)行對比。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，程序中產(chǎn)生的信號波形與理論波形相符合，雖然幅度方面有所波動，卻可以運用射頻模塊來對其進(jìn)行控制，因此可以忽略不計。在實際操作時，控制界面的操作也較為便捷，只需對參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，并將此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行發(fā)送即可。

通過仿真模擬可以得出結(jié)論：該程序設(shè)計符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，界面軟件設(shè)計合格。

5 結(jié)束語

運用LabVIEW軟件進(jìn)行的控制界面軟件設(shè)計方案，能夠有效達(dá)到對專用信號源進(jìn)行控制的目的，能夠保證寬帶掃頻信號源控制的質(zhì)量，使用戶得到更加優(yōu)質(zhì)的體驗。因此設(shè)計人員應(yīng)重視這一軟件的運用方式，要對該軟件功能進(jìn)行全面掌握，并結(jié)合用戶實際控制需求，科學(xué)設(shè)置出整體程序參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)與各個功能模塊，從而確保軟件設(shè)計的可行性與高效性，保證用戶相應(yīng)操作的順利實施。

[1]趙閃,李冰,余華兵,等.基于LabVIEW水聲寬帶功放信號發(fā)生控制系統(tǒng)設(shè)計[J].網(wǎng)絡(luò)新媒體技術(shù),2013,2(3):51-56.

秦浩，男（1992-），山東省壽光市人，漢族，研究方向空天測控。

Current situation and development trend of NB-IoT low rate narrowband communication technology

Huang Wenchao
（Guangdong Telecom Planning & Design Institute Co., Ltd., Guangzhou Guangdong, 510630）

at present NB-IoT as an important branch of Chinese networking structure system, by virtue of their own in the cellular network technology and cost advantage and business value, has gradually become the mainstream of the development of logistics network This paper focuses on the research of NBIoT low speed narrow broadband Internet of things technology, in-depth analysis of the current situation and development direction, in order to provide the necessary reference for the effective application in practice

NB-IoT; Internet of things; Communication technology; Present situation; Trend