2015年9月份，全球通信業對共同形成一個低功耗、廣域覆蓋（LPWA）的物聯網標準達成共識， NB-IoT標準應運而生。而今年，隨著NB-IoT即將完成測試，正式進入商用階段，業界對于它的關注度和討論也是逐漸升溫。

　　NB-IOT特點

　　1、頻譜窄：200kHz；

　　2、終端發射窄帶信號提升了信號的功率譜密度，提升了信號的覆蓋增益，并且提升了頻譜利用效率；

　　3、相同的數據包重復傳輸也可獲得更好的覆蓋增益；

　　4、另外該技術降低了終端的激活比，降低了終端基帶的復雜度。

　　5、NB-IOT四大能力：廣覆蓋，海量連接，更低功耗，更低芯片成本。

　　6、NB-IOT基于現有蜂窩網絡的技術，可以通過升級現網來快速支持行業市場需求，成為GUL網絡上的第四種模式。

　　NB-IoT的優勢

　　1、強鏈接

　　在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現有無線技術提供50-100倍的接入數。一個扇區能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優化的網絡架構。舉例來說，受限于帶寬，運營商給家庭中每個路由器僅開放8-16個接入口，而一個家庭中往往有多部手機、筆記本、平板電腦，未來要想實現全屋智能、上百種傳感設備需要聯網就成了一個棘手的難題。而NB-IoT足以輕松滿足未來智慧家庭中大量設備聯網需求。

　　2、高覆蓋

　　NB-IoT室內覆蓋能力強，比LTE提升20dB增益，相當于提升了100倍覆蓋區域能力。不僅可以滿足農村這樣的廣覆蓋需求，對于廠區、地下車庫、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應用同樣適用。以井蓋監測為例，過去GPRS的方式需要伸出一根天線，車輛來往極易損壞，而NB-IoT只要部署得當，就可以很好的解決這一難題。

　　3、低功耗

　　低功耗特性是物聯網應用一項重要指標，特別對于一些不能經常更換電池的設備和場合，如安置于高山荒野偏遠地區中的各類傳感監測設備，它們不可能像智能手機一天一充電，長達幾年的電池使用壽命是最本質的需求。NB-IoT聚焦小數據量、小速率應用，因此NB-IoT設備功耗可以做到非常小，設備續航時間可以從過去的幾個月大幅提升到幾年。

　　4、低成本

　　與LoRa相比，NB-IoT無需重新建網，射頻和天線基本上都是復用的。以中國移動為例，900MHZ里面有一個比較寬的頻帶，只需要清出來一部分2G的頻段，就可以直接進行LTE和NB-IoT的同時部署。低速率、低功耗、低帶寬同樣給NB-IoT芯片以及模塊帶來低成本優勢。模塊預期價格不超過5美元。

　　NB-IOT網絡接口和協議棧

　　CoAP（Constrained Application Protocol）是IETF專門為受限應用環境設計的協議，功能上與HTTP類似，但更輕量化和高效，適合于NB-IoT 終端。

　　UE直接和IoT平臺或者M2M APP Server通過CoAP協議進行通信，承載應用層數據，M2M APP server支持CoAP協議時，業務數據可不經過IoT平臺，DTLS協議可選，需要端到端安全時支持。

　　nb-iot網絡架構詳解

　　NB-IoT的端到端系統架構如下圖所示。

　　1）NB-IoT終端：通過空口連接到基站。

　　2）eNodeB：主要承擔空口接入處理，小區管理等相關功能，并通過S1-lite接口與IoT核心網進行連接，將非接入層數據轉發給高層網元處理。這里需要注意，NB-IoT可以獨立組網，也可以與EUTRAN融合組網（在講雙工方式的時候談到過，NB僅能支持FDD哦，所以這里必定跟FDD融合組網）

　　3）IoT核心網：承擔與終端非接入層交互的功能，并將IoT業務相關數據轉發到IoT平臺進行處理。同理，這里可以NB獨立組網，也可以與LTE共用核心網。

　　需要注意的是，這里籠統的寫成IoT核心網那是偷懶且毫不負責任的寫法，下文將就此進行詳細介紹，這里涉及到較多的技術細節。

　　4）IoT平臺：匯聚從各種接入網得到的IoT數據，并根據不同類型轉發至相應的業務應用器進行處理。

　　5）應用服務器：是IoT數據的最終匯聚點，根據客戶的需求進行數據處理等操作。

　　1、核心網

　　為了將物聯網數據發送給應用，蜂窩物聯網（CIoT）在EPS定義了兩種優化方案：

　　CIoT EPS用戶面功能優化（User Plane CIoT EPS optimisation）

　　CIoT EPS控制面功能優化（Control Plane CIoT EPS optimisation）

　　如上圖所示，紅線表示CIoT EPS控制面功能優化方案，藍線表示CIoT EPS用戶面功能優化方案。

　　對于CIoT EPS控制面功能優化，上行數據從eNB（CIoT RAN）傳送至MME，在這里傳輸路徑分為兩個分支：或者通過SGW傳送到PGW再傳送到應用服務器，或者通過SCEF（Service Capa- bility Exposure Function）連接到應用服務器（CIoT Services），后者僅支持非IP數據傳送。下行數據傳送路徑一樣，只是方向相反。

　　這一方案無需建立數據無線承載，數據包直接在信令無線承載上發送。因此，這一方案極適合非頻發的小數據包傳送。

　　SCEF是專門為NB-IoT設計而新引入的，它用于在控制面上傳送非IP數據包，并為鑒權等網絡服務提供了一個抽象的接口。

　　對于CIoT EPS用戶面功能優化，物聯網數據傳送方式和傳統數據流量一樣，在無線承載上發送數據，由SGW傳送到PGW再到應用服務器。因此，這種方案在建立連接時會產生額外開銷，不過，它的優勢是數據包序列傳送更快。

　　這一方案支持IP數據和非IP數據傳送。

　　2、接入網

　　NB-IoT的接入網構架與LTE一樣。

　　eNB通過S1接口連接到MME/S-GW，只是接口上傳送的是NB-IoT消息和數據。盡管NB-IoT沒有定義切換，但在兩個eNB之間依然有X2接口，X2接口使能UE在進入空閑狀態后，快速啟動resume流程，接入到其它eNB（resume流程將在本文后面詳述）。

　　3、頻段

　　NB-IoT沿用LTE定義的頻段號，Release 13為NB-IoT指定了14個頻段。