NB-IoT物联网技术解析与案例详解
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前言

物联网是什么?它是一群“懒人”改造世界的梦想。

通过嵌入一块小小的芯片,物联网将通信技术引入到万物互联的世界里,让人与物、物与物之间产生前所未有的连接关系。于是通过远程连接,人与物之间可以跨越时空开始交流,比如人在办公室就可以通过手机远程发送“请在下午5点后维持住宅室内温度25℃,空气湿度50%”这样的指令。进而,物与物之间也可以进行直接的交流,如湿度传感器在下午5点后启动工作后,检测到室内湿度低于50%后就会将此消息告知加湿器,于是加湿器开始喷洒水雾;当湿度传感器检测到室内湿度已达到50%,则再次发送消息给加湿器,加湿器则会停止加湿。

正如语言文字引领未开化的原始人一步步走入文明,物联网让物与物之间有了沟通交流的渠道,使得一切无趣的物品变得有了生气。而人,可以通过这张网与周围或者千里之外的世界进行交流,实现远程控制和管理,运筹帷幄之中,决胜千里之外。物联网的蓝图是一个向我们扑面而来、万物互联的新生态。

当前,市面上已有的物联网终端和应用主要是基于第二代移动通信技术(如GSM)或Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等短距离传输技术实现的。然而,这些通信技术尚无法有效承载海量的物联网连接,并且在覆盖能力、安全保障等方面存在缺陷。随之而来,一系列低功耗窄带物联网技术应运而生,包括LoRa、Sigfox,以及近两年最为火爆的NB-IoT和eMTC技术,它们都具有低功耗、大连接、低成本等特性,尤其是采用授权频谱并由运营商运营的NB-IoT技术,更是因为其广深覆盖和高可靠的特性受到了产业界的广泛关注。根据市场研究公司Machina Research的预测,2025年全球物联网连接数将达到270亿个,仅在我国就将达到56亿个。

中国移动在NB-IoT技术研究、测试验证、产业构建等方面进行了深入的研究和探索,携手垂直行业合作伙伴已在智慧市政、工业物联、智能穿戴、智能家居、广域物联等领域率先开展应用实践,并联合高校孵化创新项目,在物联网技术落地、应用设计等方面积累了相当丰富的经验。中国移动主导了CCSA NB-IoT标准体系的制定,荣获“CCSA科学技术奖”一等奖,同时还主导了GSMA NB-IoT终端外场测试体系构建,率先启动了GCF NB-IoT物联终端认证,联合产业研发的NB-IoT智能家电荣获GSMA MIoT Showcase大奖。

根据分析,NB-IoT在广域物联、智能抄表、智能穿戴、智能楼宇、物流跟踪、智能家居、市政物联、工业物联等八大领域20余个典型场景有广阔的应用前景。为了服务于行业用户,促进物联网从业人员对NB-IoT技术的认知和理解,针对行业应用与最新通信技术结合普遍存在的困惑,本书从NB-IoT关键技术、应用案例解析、应用开发指南等多维度,向垂直行业客户、物联网从业者、在校学生等潜在的物联网技术使用者提供指导,引导行业客户部署、引入NB-IoT物联网技术。

本书共分为5篇,结构及内容安排如下:

第1篇:移动物联网概述,用于了解全球物联网发展历程及典型物联网技术对比。

第2篇:NB-IoT关键技术,介绍NB-IoT体系架构及空中接口技术、关键流程、安全以及能力开放等关键技术。

第3篇:NB-IoT特性解密,用于深入了解NB-IoT广深覆盖、海量连接、低功耗、低复杂度等特性。

第4篇:NB-IoT应用案例解析,详细分析了NB-IoT在多个领域的创新应用案例。

第5篇:开发和部署NB-IoT应用,用于了解如何获取NB-IoT开发、测试、部署及产业推广资源。

本书由黄宇红、杨光担任主编,曹蕾、李新担任副主编,参加编写的人员还包括肖善鹏、于江、刘聪、刘琨、翁玮文、李秋香、刘雅、张超、王锐、潘璐、王曦泽、厉正吉、孔露婷、高向东、张俪、高晨亮、徐芙蓉、彭啸锋、袁园、田康、骆正虎、范晓晖、罗达、童小平、余勇、卢虎、段晓东、李爱华、黄震宁、周欣、彭晋、李笑如、张为民、施磊、左敏。

在本书的编写过程中,首先要感谢机械工业出版社林桢编辑从选题策划、立项和内容方面提供了许多宝贵建议,还要特别感谢物联网领域的多位专家、从业者帮助提供和完善物联网应用案例内容,包括南京物联传感技术有限公司吕军伟,柒贰零(北京)健康科技有限公司项立刚,上海欧孚通信技术有限公司俞文杰,联发博动科技(北京)有限公司张耿豪,深圳五洲无线股份有限公司高金梁,上海智能昊想科技有限公司金培奇,国家电网有限公司陆阳,海信集团有限公司刘宏举,深圳市前海亿车科技有限公司林坚立,浙江比弦物联科技有限公司洪宽,上海威派格智慧水务股份有限公司杨峰,爱立信(中国)通信有限公司钟博、李堃,紫光展锐科技有限公司叶晖,美科科技(北京)有限公司陈昊,北京摩拜科技有限公司夏一平,中国地质环境监测院韩冰。

移动物联网的浪潮滚滚而来,技术商用如火如荼,现在正是物联网从业者发明创新的好时机。从业者可以在各种传统的设备中嵌入物联网模块,对其工作方式加以改造,使其更好地服务于个人、家庭、行业和社会。

NB-IoT正处于技术和应用快速发展的阶段,新的应用层出不穷,由于作者水平有限,本书错漏之处在所难免,欢迎读者批评指正并提出建议,以期对后续版本进行改进和更新。

作者

2018年8月