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6 月中旬工信部发文全面推进移动互联网（NB-IoT）的建设发展，让本就蓄势待发的 NB-IoT 市场，变得一触即发。作为全球 NB-IoT 主导方之一，国内有运营商及设备商很多都参与了 NB-IoT 的标准制定。
物联网无线通信技术很多，一类是局域网组网技术，一类是广域网组网技术，为何 NB-IoT 成为物联网时代那颗最亮的星，且没有之一。
局域网组网技术
广域网组网技术分析
那么本期《趣科技》我们就来刨根问底，看看 NB-IoT 到底是何方神圣？
NB-IoT 诞生史
低功耗广域网（LPWAN）有两大家族，一个是工作于未授权频谱的 LoRa、SigFox 等，一个是工作于授权频谱下，3GPP 支持的 2/3/4G 蜂窝通信技术。面对兴起的物联网技术，3GPP 主要有三大标准，即 LTE-M、EC-GSM 和 NB-IoT，分别基于 LTE 演进、GSM 演进和 Clean Slate 技术。
2015 年 8 月，3GPP RAN 开始立项研究窄带无线接入全新的空口技术，称为 Clean Slate CIoT。
那时，存在两大势利，华为、高通和 Neul 联合提出 NB-CIoT，爱立信、诺基亚等厂家提出 NB-LTE。
NB-CIoT 提出了全新的空口技术，相对来说在现有 LTE 网络上改动较大，但 NB-CIoT 是提出的 6 大 Clean Slate 技术中，唯一一个满足在 TSG GERAN #67 会议中提出的 5 大目标（提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延）的蜂窝物联网技术，特别是 NB-CIoT 的通信模块成本低于 GSM 模块和 NB-LTE 模块。
NB-LTE 更倾向于与现有 LTE 兼容，其主要优势在于容易部署。
最终，在 2015 年 9 月的 RAN #69 会议上经过激烈的 PK，NB-CIoT 与 NB-LTE 融合产物胜出，这就是 NB-IoT。
NB-IoT 全名 Narrow Band Internet of Things，即基于蜂窝窄带物联网。
推动 NB-IoT 问世以及驱动其落地的背后因素是什么？
2G 到 4G，通信的核心是人。而随着 4G 的发展，“物”也成为了一大核心，这始于物联网的推动。移动通信网络的发展出现了分支，一边是大流量、一边是小数据，一边是移动宽带、一边是物联网时代。
3GPP 专门为了 IoT 设计了 cat0 终端 MTC，但是带宽还是 20M，成本、耗电等都降不下来，因此 R12 阶段就被“下课”；随后，在 R13 阶段设计了 cat M 终端，带宽缩小到 1.4M，成本、耗电等问题得到一定解决，但在 R13 也冻结了 eMTC 的研究，转而走 NB-IOT 路线了。
四大特点解读
NB-IoT 的特点就是广覆盖、低功耗、低成本、大连接。
广覆盖
NB-IoT 可做到 164 dB MCL（最大耦合损耗即从基站天线端口到终端天线端口的路径损耗），比 GPRS 强 20dB。NB-IoT 要做到比 GSM 覆盖增强 20dB，列出了一个自身“潜力”公式：
20 dB =7 dB（功率谱密度提升）+ 12 dB（重传增益）+ 0-3 dB （多天线增益）
那么其大招也就显而易见了：
- 提升功率谱密度，增益为 7 dB
NB-IoT 上行功率谱密度增强 17dB，考虑 GSM 终端发射功率最大可以到 33dBm，NB-IoT 发射功率最大 23dBm，所以实际 NB-IoT 终端比 GSM 终端功率谱密度高 7dB。
- 反复重传，增益一般为 12 dB
- 多天线增益，一般为 0-3 dB
当然有利也有弊，在拥有物联网组网面积非常广的优势下，传输速度与传输的频率成了牺牲品。
低功耗
要做到低功耗，NB-IoT 采取的策略很简单，就是能有多懒就做到多懒。eDRX 和 PSM 是 NB-IoT 的两大省电技术。
DRX(Discontinuous Reception)，又称不连续接收，eDRX 意味着扩展 DRX 周期，终端可睡更长时间。这就是终端睡觉的“依据”，又分为 idle DRX、connect DRX、inactive timer 三种模式。DRX 让终端周期性的进入睡眠状态，不用时刻监听网络，只在需要的时候进行工作即可。
在 idle 模式下，使用 DRX 去监听寻呼消息。终端在一个 DRX 的周期内，通过判断 PDCCH 上是否携带有 P—RNTI，进而去判断相应的 PDSCH 上是否有承载寻呼消息。如果在 PDCCH 上携带有 P-RNTI，就按照 PDCCH 上指示的 PDSCH 的参数去接收 PDSCH 物理信道上的数据；而如果终端在 PDCCH 上未解析出 P-RNTI，则无需再去接收 PDSCH 物理信道，就可以依照 DRX 周期进入休眠。
connect DRX 模式可以理解为终端根据实际情况判断能否忙里偷闲睡个觉，看个图也许就能明白。
终端在时间轴上划分为激活期（On duration Timer）需要像打了鸡血一样工作，而休眠期就是“Long Drx Cycle” 减去 “On duration Timer”，于是就有了忙里偷闲的机会。
RRC inactive timer 即主动让终端休息去的机制，用通俗的话来讲就是，活干完的早就可以早下班的弹性工作制。
PSM（Power Saving Mode），即省电模式。在 PSM 模式下，相当于关机状态，所以更加省电。
低功耗是所有通讯追求的目标，但 NB-IoT 使用的是 AA 电池，但是这对电池的寿命和使用环境的要求也相应增高。看来供电技术的后援还需要跟上啊！
低成本
在降低成本方面 NB-IoT 精打细算，通过减少协议栈处理开销与不必要的硬件的方式达到目的，即舍弃了 LTE 物理层的上行共享信道、物理混合自动重传请求或指示信道等，并采用单天线和 FDD 半双工模式以降低 RF 成本。
同样，低速率与低带宽意味着芯片处理复杂度降低，芯片成本随之降低，因此模块成本小于 5 美元、2020 年实现 2-3 美元，是非常诱人的。
大连接
最后就要说说大连接了，NB 可谓是海量连接，每小区可达 50K 连接，那么这也表明在同一基站下，NB-IoT 可以比现有无线技术提供 50~100 倍的接入数。
单小区 50K 用户是如何实现？
NB-IoT 的基站是基于物联网的模式进行设计的, 话务模型是终端很多，但是每个终端发送的包小，发送包对时延的要求不敏感。可以设计更多的用户接入，保存更多的用户上下文，这样可以让 50k 左右的终端同时在一个小区，大量终端处于休眠态，但是上下文信息由基站和核心网维持，一旦有数据发送，可以迅速进入激活态。这是根本原因。
大连接是物联网的终极目标，但是面对 NB-IoT 这样窄带的空中资源来说，大连接也暴露出一大弊端，就是拥塞，也因此影响大连接的优势。
关于 NB-IoT 我们这期《趣科技》就说这么多，下期我们来解析一下 NB-IoT 与 LoRa 的巅峰对决。与此同时，与非网本周也将推出 NB-IoT 版《芯榜单》看看这个圈里的大佬人物都是何许人也。
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