物聯(lián)網(wǎng)概念火爆 窄帶物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)分析

1.為什么需要物聯(lián)網(wǎng)

最近幾年，物聯(lián)網(wǎng)的概念非?；鸨臀锫?lián)網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)，例如NB-IoT、LoRa、eMTC等，都頻繁地出現(xiàn)在我們的眼前，出現(xiàn)在新聞里，出現(xiàn)在展會(huì)上。其實(shí)，「物聯(lián)網(wǎng)」并不是一個(gè)新鮮詞，20年前就有這樣的叫法。而且，“物聯(lián)網(wǎng)很重要”、“物聯(lián)網(wǎng)一定會(huì)火”、“物聯(lián)網(wǎng)一定能改變世界”……類似這樣的言論，被翻來覆去說了很多年，大家也聽了很多年。

我們?yōu)槭裁葱枰锫?lián)網(wǎng)呢？

人類誕生之日起，就有了通信。通信的歷史，和人類史一樣漫長(zhǎng)?？梢哉f，沒有它，就沒有人類社會(huì)。

換句話說，人類發(fā)展史，就是通信技術(shù)的發(fā)展史。從烽火臺(tái)，到驛站，再到無(wú)線電報(bào)、固定電話、手機(jī)，都是通信技術(shù)。

最近的幾十年里，通信技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)基本將每一個(gè)人通過手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)連接起來。除欠發(fā)達(dá)地區(qū)外，“人均一部手機(jī)”的描述并不夸張?？梢哉f，把每一個(gè)人連接起來的目標(biāo)，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了。接下來，通信技術(shù)會(huì)就此停歇嗎？顯然不會(huì)的。我們雖然實(shí)現(xiàn)了空前緊密的人類聯(lián)結(jié)，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實(shí)現(xiàn)世界的聯(lián)結(jié)。這個(gè)世界，除了“人”，還有“物”。這個(gè)“物”，既包括動(dòng)物，也包括植物，還有所有沒有生命的物體。人連接的目的，是為了信息傳遞，物連接的目的，也是為了更快速的信息傳遞。人類更好地生存，更有效率地生產(chǎn)，都離不開高效率的工具來加速信息傳遞。從木棒石塊開始，到青銅鋼鐵，再到蒸汽機(jī)，再再到計(jì)算機(jī)。我們使用越來越多的工具，越來越發(fā)達(dá)的工具。

交通工具的進(jìn)化以前，沒有發(fā)達(dá)的工具和技術(shù)，一個(gè)人的控制能力非常有限——搬一個(gè)石頭、捕獲一條魚。今天，在發(fā)達(dá)工具和技術(shù)的幫助下，一個(gè)人的能量和效率能得到最大的發(fā)揮。例如，只需要一個(gè)司機(jī)，就能駕駛一輛幾千噸重的火車。通信工具也是工具，借助強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)，可以無(wú)限擴(kuò)大人類的控制邊界。人類能控制的已經(jīng)不再是身邊的物體，而是遙遠(yuǎn)的物體，或者龐大的系統(tǒng)。例如一個(gè)城市級(jí)的系統(tǒng)，甚至是一個(gè)國(guó)家級(jí)的系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)，就是這樣的工具，幫助你連接和控制萬(wàn)物。

迄今為止，二三十年都過去了。人們一直都在談?wù)撐锫?lián)網(wǎng)，一直在宣揚(yáng)它的價(jià)值，但是，它也一直處于“叫好不叫座”的境地。為什么呢？不是因?yàn)樾枨蟛蛔?，也不是因?yàn)橘Y金不夠，而是因?yàn)榧夹g(shù)沒有成熟。過去，我們所說的物聯(lián)網(wǎng)，是基于無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)終端，接入的是無(wú)線路由器或?qū)ｉT的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。你家的攝像頭、門窗傳感器、智能燈，只能連接Wi-Fi，通過Wi-Fi進(jìn)行控制，就和家里的PC電腦一樣。但是無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）應(yīng)用場(chǎng)景也不是能完全滿足人們的需求，它耗電量較大、傳輸距離較短，對(duì)于工業(yè)場(chǎng)景是無(wú)法滿足的。

于是，通訊技術(shù)發(fā)展向了另一類不以傳輸數(shù)據(jù)速度為目標(biāo)，而是以長(zhǎng)距離、低頻低耗傳輸見長(zhǎng)的方式——窄帶物聯(lián)網(wǎng)。

2.窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）

窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）成為萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。

NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。NB-IoT支持待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接。據(jù)說NB-IoT設(shè)備電池壽命可以提高至少10年，同時(shí)還能提供非常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋。

廣覆蓋，增益高，覆蓋面積大，信號(hào)質(zhì)量好，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低！

低功耗，一個(gè)電池用10年，擺脫了對(duì)電源和電線的依賴。徹底的無(wú)“線”！

大連接，決定了它支持海量的終端，一個(gè)小區(qū)就能hold住幾萬(wàn)個(gè)點(diǎn)！

低成本，每個(gè)通訊模塊才幾十塊錢（將來甚至幾塊錢），價(jià)格便宜！

是什么讓NB-IoT能做到這樣低的功率呢？這跟它自身的三種工作狀態(tài)密切相關(guān)，并且這三種狀態(tài)會(huì)根據(jù)不同的配置參數(shù)自動(dòng)切換。

一.Connected(連接態(tài))：

模塊注冊(cè)入網(wǎng)后處于該狀態(tài)，可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，無(wú)數(shù)據(jù)交互超過一段時(shí)間后會(huì)進(jìn)入Idle模式，時(shí)間可配置。

二.Idle(空閑態(tài))：

可收發(fā)數(shù)據(jù)，且接收下行數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)入Connected狀態(tài)，無(wú)數(shù)據(jù)交互超過一段時(shí)會(huì)進(jìn)入PSM模式，時(shí)間可配置。

三.PSM(節(jié)能模式)：

此模式下終端關(guān)閉收發(fā)信號(hào)機(jī)，不監(jiān)聽無(wú)線側(cè)的尋呼，因此雖然依舊注冊(cè)在網(wǎng)絡(luò)，但信令不可達(dá)，無(wú)法收到下行數(shù)據(jù)，功率很小。

持續(xù)時(shí)間由核心網(wǎng)配置(T3412)，有上行數(shù)據(jù)需要傳輸或TAU周期結(jié)束時(shí)會(huì)進(jìn)入Connected態(tài)。

正是由于其三種模式的存在，讓待機(jī)十年成為了可完成的任務(wù)，因?yàn)镹B-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢(shì)，使其可以廣泛應(yīng)用于多種垂直行業(yè)，如遠(yuǎn)程抄表、資產(chǎn)跟蹤、智能路燈、智慧農(nóng)業(yè)等。

現(xiàn)如今，5G的時(shí)代也已來臨，5GIoT的概念也被提出，各種技術(shù)互為補(bǔ)充，我們會(huì)有更加豐富、更加智能化的生活工作體驗(yàn)。相信未來，萬(wàn)物互聯(lián)遠(yuǎn)不止我們現(xiàn)在設(shè)想的這些，時(shí)代演進(jìn)，各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)擦出的火花最后會(huì)變成怎樣的璀璨，讓我們拭目以待。
編輯：hfy