面向物联网的蜂窝窄带接入（NB-IoT，Narrow Band Internet of Things）系统，是利用蜂窝移动通信技术为物联网（IoT）提供网络服务的一种通信系统。当然，NB-IoT属于物联网的网络层，它使用了数字蜂窝移动通信网络来实现物-物互联。之所以选择数字蜂窝移动通信网络，主要是因为该网络的广域覆盖性。这样，物联网终端可以实现广数量连接和广地域连接，为物联网的广泛应用提供了一种技术策略。
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一、引述
1、NB-IoT的概念
面向物联网的蜂窝窄带接入（NB-IoT），简称窄带物联网（NB-IoT）。在我国的相关标准中，对窄带物联网（NB-IoT）的定义是：基于E-UTRAN技术，使用180kHz的载波传输频带，支持低功耗设备在广域网的一种蜂窝数据连接技术，具备广覆盖、支持海量连接、支持低时延敏感、低功率的特点。由该定义可知，一是，在我国，NB-IoT利用的是第四代蜂窝移动通信网络，即LTE的演进无线接入网（E-UTRAN）和演进的分组域核心网（EPC）。理论上，NB-IoT也可以部署在GSM网络或3G网络上的。二是，之所以称为窄带物联网，是因为它只使用LTE无线网络的180kHz载波带宽来传输数据，仅为用户提供数据包较小、收发不频繁的数据包（包括IP数据包或非IP数据包）。三是，窄带物联网（NB-IoT）具有下表1-1所表述的特点（包括优、缺点），特别适用于低功耗广覆盖（LPWA，Low Power Wide Area）类业务的开展部署。
表 1-1：面向物联网的蜂窝窄带接入（NB-IoT）的特点
2、关于蜂窝物联网的概念
事实上，窄带物联网（NB-IoT）技术是蜂窝物联网（C- IoT，Cellular- IoT）技术的一种。蜂窝通信技术是大家比较熟悉的概念，即它是通过将地理区域划分为多个小区（形象地称之为蜂窝），实现设备（包括可移动设备）之间通信的一种无线通信技术。蜂窝物联网（C- IoT）则是利用蜂窝无线通信技术实现物联网的一种无线网络技术，其中就包括窄带物联网（NB-IoT）技术系统、基于增强机器类通信（eMTC）技术系统等。蜂窝物联网（C- IoT）对推动物联网的发展起到极大的推动作用。NB-IoT技术与基于eMTC技术作为蜂窝物联网的主流技术，是由3GPP推动与制定、基于授权频段的物联网网络技术。其依托运营商的LTE等公用移动通信网络，能够实现快速、规模部署，具备低功耗、广覆盖、大连接等特征。NB-IoT技术可用于数据速率低、静止或低速移动的物联网应用，eMTC技术适用于数据速率较高、移动性较强的场景。
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3、NB-IoT技术的标准
由于NB-IoT是基于LTE网络，因此NB-IoT技术的标准应满足3GPP关于LTE网络的技术规范，特别是对于LTE的演进无线接入网（E-UTRAN）应满足R13版本的要求（见3GPP TS36.300 v 13.5.0的规定）。
由于NB-IoT系统支持的功能是结合物联网的特点，对LTE系统功能的简化（裁剪了大量的LTE的系统功能），为此，我国信息通信标准化部门，依据3GPP的相关规范，编制制定了NB-IoT技术的通信行业标准，为我国NB-IoT系统的应用提供了技术支撑。
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二、NB-IoT的架构
面向物联网的蜂窝窄带接入（NB-IoT）系统的架构如下图2-0所示。它主要是由NB-IoT终端或设备、NB-IoT网络和NB-IoT管理平台等所构成。
图 2-0：NB-IoT的架构
1、NB-IoT终端
NB-IoT终端或称NB-IoT设备，根据其用途和功能的不同可分为多种类型。NB-IoT终端包含有射频模块，能够与LTE网络中的基站进行收发交互。终端根据其连接设备的不同应提供响应的兼容性接口，如空中接口、USB接口等。NB-IoT终端的逻辑结构如下图2-1所示，它包含能进行无线信号收发、基带处理和高层应用的ME设备和一个可以保存数据、程序和安全身份识别的智能卡（UICC）。UICC可以是可插拔SIM/USIM、贴片式SIM/USIM（eUICC）或其它SIM形态中的一种或多种。MT设备逻辑上可以进一步分为更小的单元设备，分别是负责无线接收和发送及相关功能的MT设备和负责允许端到端高层应用的TE设备。MT设备和TE设备之间可以通过多种物理方式（有线或无线）实现连接。
图 2-1：NB-IoT终端的逻辑结构
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2、NB-IoT网络
NB-IoT网络是经过简化的LTE网络，包括其无线接入网（E-UTRAN）和核心网（EPC）。NB-IoT网络及与NB-IoT终端间的关系如下图2-2所示。基站（eNB）与核心网通过S1接口连接；基站与基站间通过X2接口连接；基站与NB-IoT终端通过空中接口（Uu接口）连接。
图 2-2：NB-IoT网络逻辑结构
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3、NB-IoT管理平台
NB-IoT管理平台是一个基于NB-IoT技术，为各类物联网应用提供连接、数据采集和传输、服务管理的综合性平台，它可以提供NB-IoT应用的智能化管理。该平台往往采用模块化设计、层次化结构，通常包括数据采集模块、数据处理模块、数据服务模块等，同时可以把数据开放给第三方应用系统。NB-IoT管理平台在不同的物联网应用会有所不同。
三、NB-IoT系统的相关技术
1、工作模式
依据我国NB-IoT系统的相关通信行业标准要求，窄带物联网（NB-IoT）的工作模式分为：独立工作模式、带内工作模式和保护带工作模式，其具体含义详见下表3-1，也可用下图3-1所示。由图表可知，所谓NB-IoT的工作模式，是指NB-IoT系统空中接口（基站与终端共同遵守）的对工作频率的部署模式。各电信运营商可根据各自的使用策略及未来的发展规划合理选择其工作模式。
表 3-1：NB-IoT系统工作模式的含义
图 3-1：NB-IoT系统工作模式的图示
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2、工作频率的配置
依据3GPP R13版本中的规定，NB-IoT系统可使用的频段为14个（其中频段号沿用了LTE定义的频段号），具体详见下表3-2-1；在我国通信行业标准YD/T 3335《面向物联网的蜂窝窄带接入（NB-IoT） 基站设备技术要求》中规定，NB-IoT基站设备在不同工作模式下的系统带宽配置应符合下表3-2-2的要求。NB-IoT系统基于半双工频分复用（DH-FDD）的模式进行工作。其单频点工作带宽180kHz，可采用异频组网、单载波同频组网和多载波同频组网的组网模式。高干扰的局部区域可采用异频组网；高业务连接密度区域可采用多载波组网。
表 3-2-1：3GPP R13版本规定的NB-IoT系统可使用的频段一览表
表 3-2-2：NB-IoT基站设备在不同工作模式下的系统带宽配置
需要指出的是：关于NB-IoT系统使用的工作频段还应遵循国家无线电管理部门对该技术使用频段的许可要求。
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四、NB-IoT系统的应用
由于NB-IoT系统本身具有的特点（见表1-1），使得其在我们日常生活中得到了广泛地、大量的应用，涉及到众多领域，下表4罗列了相关应用场景（10个）。当然，未来随着技术的不断发展，将在更多的领域得到应用。
表 4：NB-IoT系统的应用场景
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