NB网络通常指的是窄带物联网(Narrowband Internet of Things)，简称NB-IoT。这是一种基于蜂窝网络的低功耗广域网(LPWAN)技术，主要用于连接各种智能传感器和设备，实现低功耗、广覆盖的无线通信。
NB-IoT技术具有以下特点：
- 低功耗：NB-IoT设备可以在电池寿命长达10年以上的情况下工作，非常适合需要长期运行且更换电池不便的应用场景。
- 广覆盖：NB-IoT能够提供广泛的覆盖范围，适用于地下、地下室等传统蜂窝网络难以覆盖的区域。
- 低成本：NB-IoT设备和部署成本较低，适合大规模物联网应用。
- 大连接数：NB-IoT支持大量设备同时连接，适用于大规模物联网部署。
NB-IoT是3GPP LTE Release 13的新增网络协议，与现有LTE网络兼容，可以部署在现有的蜂窝网络上，无需额外建设新的基础设施。这种技术在全球范围内得到了广泛应用，并且被广泛认为是未来物联网发展的重要方向。
一、 NB-IoT技术在全球范围内的部署情况和应用
NB-IoT(窄带物联网)技术在全球范围内的部署情况和应用案例非常广泛，涵盖了多个行业和地区。
1. 全球部署情况
截至2022年5月，全球已有超过80个NB-IoT网络在45个国家和地区商用部署。根据GSA的报告，全球有140家运营商已经部署或推出了NB-IoT或LTE-M网络，覆盖64个国家或地区。此外，截至2019年8月，全球已建成119张商用移动物联网(NB-IoT和LTE-M)网络，覆盖欧洲、美洲、澳洲和亚洲的大部分地区。
在中国，中国电信、中国移动和中国联通三家运营商均已实现NB-IoT的商用部署，共部署超过70万个NB-IoT基站。这表明中国在NB-IoT技术的部署上处于领先地位。
2. 应用案例
- 智能停车：德国电信在其位于波恩总部的园区内测试了支持LPWA(低功耗广域网)的智能停车系统。
- 电动自行车定位：自2018年10月起，郑州市为300万辆电动自行车免费安装了牌照和NB-IoT定位终端“电车卫士”，这是全国首例将NB-IoT模块大规模应用到电动自行车领域的案例。
- 智慧路灯：基于NB-IoT单灯控制器的智慧路灯应用案例，包括WLP-3116E智慧太阳能垃圾桶、WLP-3115E太阳能步道地砖等。
- 白蚁监控系统：四川智灵通科技有限公司利用NB-IoT模组研发出“白蚁全时智能监控系统”，用于感知白蚁活动和入侵状态，并将数据传送至数据中心进行分析。
- 温度监控：泰国AIS部署了基于NB-IoT的解决方案，用于监控易腐烂货物的温度。
- 智能垃圾桶：新加坡M1、OTTO Waste Systems和新加坡国家环境局在500个智能垃圾桶中部署了NB-IoT传感器，以检测垃圾桶是否已满并及时清理。
- 环境监测：马来西亚Maxis在种植园中使用NB-IoT连接环境传感器来监测湿度、温度和降雨数据。
- 远程访问控制：SingTel旗下的Start-up Igloohome正在试行NB-IoT连接数字锁，以实现对财产和基础设施资产的远程访问控制。
- 自动化鱼饲料：印度尼西亚Telkomsel和eFishery公司合作开发了一种基于NB-IoT的自动化鱼饲料系统，使农民能够远程监控和控制鱼塘的喂食模式。
三、 NB-IoT与其他LPWAN技术对比
NB-IoT与LoRaWAN和Sigfox等其他LPWAN技术相比，具有以下优势和劣势：
1. 优势：
- 低功耗：NB-IoT设备的功耗极低，可以持续工作数年之久，大大延长了设备的寿命并减少了维护成本。
- 广覆盖：NB-IoT技术采用了窄带通信技术，可以在广大的区域内实现稳定、可靠的通信，提高了覆盖范围。
- 数据传输速度和大小：NB-IoT的数据传输速度和数据包大小高于LoRaWAN，并且具有更低的延迟。
2. 劣势：
- 带宽较低：NB-IoT技术的带宽较低，只能支持低速率的数据传输，不能支持大量的数据传输。
- 传输距离有限：NB-IoT技术的传输距离也有限，在低信号环境下，其传输效果不佳。
- 通信成本高：除了NB-IoT通信模块的价格之外，运营商还会收取运营费用，这增加了整体的通信成本。
相比之下，LoRaWAN技术则在以下几个方面表现更为突出：
- 长距离传输：LoRaWAN具有超长通信距离的优势，使其非常适合需要覆盖广阔区域的应用场景。
- 低功耗和低成本：LoRaWAN同样具有低功耗和低成本的特点，这使得它在需要长时间运作且以电池供电的物联网应用中非常受欢迎。
- 高抗干扰能力：LoRaWAN在拥挤环境中具有更高的抗干扰能力，能够保持连接和数据包传输的质量。
总体而言，NB-IoT在数据传输速度和广覆盖方面有一定的优势，但在带宽、传输距离和通信成本方面存在劣势。
四、 NB-IoT技术的安全性如何?
NB-IoT技术在安全性方面进行了许多改进和优化，但仍存在一些潜在的安全风险。
NB-IoT网络在安全性方面做了许多改进，包括身份认证和多层加密机制。设备在连接到网络时需要进行身份认证，确保只有授权的设备才能连接到网络，并且采用了物理层加密、数据链路层加密等多层加密机制来保护数据传输的安全。
然而，NB-IoT应用环境具有一定开放性，无线信道易受窃听和干扰。物联网设备存在接入鉴权、隐私保护、非授权访问等安全威胁。此外，NB-IoT终端部署环境复杂，不少终端部署在户外、野外等不安全的场所，这也带来了额外的安全风险。
NB-IoT系统的安全风险还可以从终端层、网络层和应用层进行分析。终端层面临的安全风险包括终端设备的安全漏洞和环境复杂带来的风险;网络层需要防御DDoS攻击等互联网发起的攻击;应用层则需要确保业务数据的安全性和完整性。
五、 NB-IoT技术在大规模部署时可能遇到的网络拥堵问题?
在大规模部署NB-IoT技术时，网络拥堵问题是一个关键挑战。可以采取以下几种策略来解决这一问题：
在同一基站挂网的设备(如燃气表)可以采用随机错峰上报机制，即让设备在不同的时间段进行数据上报。这样可以避免在同一时间点大量设备同时上传数据，从而减少网络拥堵现象。
设备和平台需要能够明确区分数据帧的有效性。当发生网络拥塞时，设备可以在超时后主动补传数据，而平台则在接收到数据后确认其有效性。这样可以确保数据传输的可靠性，并缓解网络拥塞带来的问题。
在终端控制器、无线网络和物联网应用平台之间，可以采用上下行数据错峰发送的策略。这种方法可以在一定程度上分散网络流量，减少同一时间内的数据传输压力。
使用VPN专网方案，并去除不必要的心跳包，可以有效减少网络中的无效数据传输，从而降低网络负荷。
针对NB-IoT网络的特殊需求，需要优化网络结构和调度算法。例如，通过合理配置频段和功率控制，可以提高网络的覆盖能力和容量，从而更好地应对大规模设备连接带来的挑战。
采用基于小区间干扰消除的时延估计算法，可以有效减少由于干扰导致的网络拥塞问题。这种方法通过优化信号处理和资源分配，提高了网络的整体性能。
确保NB-IoT系统支持多个频段(如1、2、3、4、5、8、12、20、26和28)，以实现全球覆盖。这有助于减少不同区域之间的网络拥堵现象，并提高整体网络的可用性。
六、 NB-IoT技术的未来发展趋势和潜在的技术革新
NB-IoT技术的未来发展趋势和潜在的技术革新可以从多个方面进行分析。
从市场增长的角度来看，NB-IoT技术在未来几年将持续增长。根据市场研究公司Omdia的最新研究，从现在到2028年期间，低功耗广域(LPWA)物联网网络连接的数量将以23%的年复合增长率增长，这主要由NB-IoT和LoRaWAN技术的增长所推动。此外，全球NB-IoT技术市场规模也在快速增长，从2017年的10.2亿美元增长到2021年的38.7亿美元，年复合增长率达39.8%。
在技术革新方面，NB-IoT技术采用了超窄带设计，具有续航时间长、覆盖范围广、支持大量连接和低成本等优点。这些特性使得NB-IoT在物联网应用中具有很大的潜力。例如，NB-IoT技术可以达到续航10年，较GSM系统覆盖增强20 dB、支持50.000连接/小区以及低成本的设计目标。
此外，NB-IoT技术的应用场景也在不断扩展。2023年中国NB-IoT行业除了现有的应用领域外，还会出现更多新的应用场景。这表明NB-IoT技术在未来的应用前景非常广阔。
总体来看，NB-IoT技术在未来的发展趋势是持续增长和技术革新并行。
