深入蜂窝物联网：第二章 深度解读 NB-IoT：协议栈、部署与典型应用

1. NB-IoT 简介与应用场景

NB-IoT（Narrowband-IoT，窄带物联网）是3GPP在LTE演进基础上，为海量低速率IoT设备设计的无线接入技术。它仅占用 200 kHz 或 180 kHz（Guard-band）带宽，通过扩频和重复发射，提高了深度覆盖能力。

• 典型应用

  • 远程抄表：电表、水表、气表等周期性少量数据上报

  • 环境监测：空气质量、土壤湿度等点状监测

  • 停车位检测：单包上报状态变化

  • 资产管理：对资产状态低频查询

• 核心优势

  1. 超低功耗：支持 PSM（Power Saving Mode）与 eDRX（extended DRX）

  2. 深度覆盖：链路预算 +20 dB，室内/地下覆盖更强

  3. 超高连接密度：每小区支持 50 万终端以上

  4. 成本低：窄带传输，模组与流量成本最低

2. NB-IoT 协议栈架构

NB-IoT在协议栈上继承LTE大部分结构，仅简化物理层和MAC层。以下PlantUML示意堆栈分层：

图 2-1：NB-IoT 协议栈分层示意

2.1 物理层（PHY）

• 带宽：单载波 180 kHz

• 调制方式：下行QPSK，上行BPSK/QPSK

• 覆盖增强：通过多次重复传