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  NB-IoT是新興的物聯網技術，因爲低功耗、連接穩定、成本低、架構優化出色等特點而備受關注，其應用廣泛，成功應用于很多行業。關于NB-IoT，大多數人還是存在許多疑惑，cq9电子官方网站小編給大家分析NB-IoT網絡架構詳解，全面認識NB-IoT。

  一、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，並且提升了頻譜利用效率;

  3、相同的數據包重複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，降低了終端基帶的複雜度。

  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，成爲GUL網絡上的第四種模式。

  二、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。以井蓋監測爲例，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�。�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複用的。以中國移動爲例，900MHZ裏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。

  三、NB-IOT網絡接口和協議棧

  CoAP(Constrained ApplicaTIon Protocol)是IETF专门为受限应用环境设计的协议，功能上与HTTP类似，但更轻量化和高效，适合于NB-IoT 终端。

  UE直接和IoT平台或者M2M APP Server通过CoAP协议进行通信，承载应用层数据，M2M APP server支持CoAP协议时，业务数据可不经过IoT平台，DTLS协议可�。�需要端到端安全时支持。

  四、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，並通過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。這裏需要注意，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，所以這裏必定跟FDD融合組網)

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

  需要注意的是，這裏籠統的寫成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，這裏涉及到較多的技術細節。

  4)IoT平台：彙聚從各種接入網得到的IoT數據，並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數據的最終彙聚點，根據客戶的需求進行數據處理等操作。

  1、核心網

  爲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用户面功能优化(User Plane CIoT EPS opTImisaTIon)

  CIoT EPS控制面功能优化(Control Plane CIoT EPS opTImisation)

  如上图所示，红线表示CIoT EPS控制面功能优化方案，蓝线表示CIoT EPS用户面功能优化方案。

  对于CIoT EPS控制面功能优化，上行数据从eNB(CIoT RAN)传送至MME，在这里传输路径分为两个分支：或者通过SGW传送到PGW再传送到应用服务器，或者通过SCEF(Service Capa- bility Exposure Function)连接到应用服务器(CIoT Services)，后者仅支持非IP数据传送。下行数据传送路径一样，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是專門爲NB-IoT設計而新引入的，它用于在控制面上傳送非IP數據包，並爲鑒權等網絡服務提供了一個抽象的接口。

  对于CIoT EPS用户面功能优化，物联网数据传送方式和传统数据流量一样，在无线承载上发送数据，由SGW传送到PGW再到应用服务器。因此，这种方案在建立连接时会产生额外开销，不过，它的優勢是数据包序列传送更快。

  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在進入空閑狀態後，快速啓動resume流程，接入到其它eNB。

  3、頻段

  NB-IoT沿用LTE定义的频段号，Release 13为NB-IoT指定了14个频段。

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