《万物互联：蜂窝物联网组网技术详解》
万物互联：物联网核心技术与安全
这一章主要介绍了实现物联网技术所需要的软件开发知识。其中，包括嵌入 式操作系统、网络协议、数据处理和分析以及云计算等技术。通过对于这些技术 的介绍，有助于读者了解物联网技术所需要的软件开发要求和选择合适的开发工 具。
这一章主要介绍了实现物联网技术所需要的数据传输技术。其中，包括 ZigBee、LoRa、NB-IoT和5G等技术。通过对于这些技术的介绍，有助于读者了 解物联网技术所需要的数据传输要求和选择合适的数据传输技术。
这一章主要介绍了物联网技术的应用案例。其中包括智能家居、智能城市、 智能医疗、智能制造等多个领域的应用案例。这些应用案例具有很强的实用性， 可以帮助读者更好地理解物联网技术的应用情况和未来的发展方向。
这一章主要介绍了物联网技术的安全和隐私保护问题。其中，包括物联网技 术所面临的安全威胁和隐私泄露风险，以及相应的防范措施和技术手段。通过对 于这些问题的介绍，有助于读者了解物联网技术所需要注意的安全和隐私保护问 题以及相应的解决方案。
在本书的结尾部分，作者还提供了一些参考资料和附录，方便读者深入学习 和研究物联网技术。《万物互联：物联网核心技术与安全》是一本非常全面和实 用的书籍，适合于从事物联网技术研究和应用的读者参考和学习。通过对于本书 的阅读和理解，读者可以全面了解物联网技术的各个方面，从而更好地应用和发 展物联网技术。
物联网是指通过互联网对物品进行远程信息传输和智能化管理的网络，是第 三次信息革命的重要组成部分。
物联网的体系架构包括感知层、网络层和应用层三个层次。
物联网的核心技术包括传感器技术、RFID技术、嵌入式系统技术、云计算技 术、物联网操作系统技术等。
物联网的应用场景非常广泛，包括智能家居、智能医疗、智能城市、智能交 通、智能工业等领域。
蜂窝物联网模组简介介绍
厂商通常提供相应的开发工具和软件开发包（SDK），方便开发者进行模块的配置、调试和应用程序开发。
03
蜂窝物联网模组的应用场景
智能家居
01
02
03
智能家电
如智能电视、智能冰箱、 智能空调等，通过蜂窝物 联网模组实现远程控制和 智能化管理。
智能照明
利用蜂窝物联网模组实现 远程控制和定时开关，节 能环保。
智能安防
如智能门锁、智能监控、 智能消防等，通过蜂窝物 联网模组实时监测和报警 。
智能穿戴
智能手表
通过蜂窝物联网模组实现 通话、短信接收等功能， 方便用户日常生活和工作 。
智能手环
利用蜂窝物联网模组实现 健康监测、运动记录等功 能，提高用户健康水平。
智能眼镜
通过蜂窝物联网模组实现 AR应用、远程视频等功能 ，满足用户不同需求。
提高客户服务水平
为了满足客户的需求，需要不断提高客户服务水平。例如，提供及时的技术支持和解决方案、加强与客 户的沟通等，以提高客户的满意度和忠诚度。
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规模预测
根据市场调研和分析，到XXXX年，蜂窝物联网模组市场规模有望达到XX亿人民币以上。
市场竞争格局与市场机会
市场竞争格局
目前，蜂窝物联网模组市场呈现出多家 企业竞争的格局。其中，领先的企业包 括华为、中兴通讯、移远通信等。这些 企业在产品研发、市场拓展等方面具备 一定优势。
VS
市场机会
随着5G技术的普及和物联网应用的深入 ，蜂窝物联网模组市场将迎来更多的发展 机遇。例如，在智能家居、智慧城市、车 联网等领域，蜂窝物联网模组将有更广泛 的应用前景。
智能安防
智能门禁
利用蜂窝物联网模组实现远程开 门、密码开锁等功能，提高安全
《万物互联：蜂窝物联网组网技术详解》
20kbit/s single-tone
上 下 行 各 4 时 隙 ， 70kbit/s (GMSK), 240kbit/s (8PSK)
全双工&半双工，支持 FDD/TDD频率上下行传输
半双工，FDD上下行传输
半双工，FDD上下行传输
PSM，e-DRX, I-DRX, C-DRX PSM，e-DRX, I-DRX, C-DRX PSM,e-DRX,I-DRX
前世
窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）是蜂窝物联网（Celluar Internet of Things，CIoT）技术的典型代表，窄带物联网的重要技术特点是广覆盖、低功耗（超长待机）、海量连接、 数据可靠性，据说最初源自的需求是水表计量中对于用水量的自动计算，并以无线数据的方式进行回传。
NB-IoT之路
2015年5月，华为与高通共同宣布了一种融合的解决办法：上行采用FDMA多址的方式，下行采用OFDMA多
址方式，融合之后的方案名为窄带蜂窝物联网（Narrow Band Celluar IoT，NB-CIoT），这一融合方案已经
基本奠定了窄带物联网的基础架构，这一阶段的某些命名工作也在协议标准上留下了痕迹，例如涉及核心网
终端接收天线数 量
双工模式
浅析万物互联及其关键技术
浅析万物互联及其关键技术
万物互联的概念是指通过智能化设备和互联网技术将所有物体连接起来并进行智能化
交互和数据共享。
作为物联网的一个重要领域，万物互联尤其注重智能化技术方面的进一
步发展和应用。
在万物互联的实现过程中，最关键的技术问题就是如何使各个设备和系统之间实现数
据的互通和交流。
为此，需要把物体与物体进行连接，建立一个全新的互联网系统，使设
备之间可以进行实时的数据传输和通信。
其中，物联网的物联感知技术是万物互联技术的核心，它通过各种传感器、信号处理
技术和与云平台对接的信息采集设备等，实现对物体进行实时的数据感知和采集。
另外，
在万物互联的系统中还需要建立起一套完善的数据处理和分析系统，来实现对传感器数据
的深度挖掘和分析。
这样的话，通过数据的处理和分析，可以很好地为万物互联提供必要
的应用和智能化服务。
除此之外，还需要重点关注物联网的安全性和隐私保护问题，因为万物互联的设备涉
及到各种个人信息、财务信息和生产等重要数据，需要建立起完善的网络安全管理和数据
保护机制，确保数据的安全性和隐私保护。
总之，万物互联是一个庞大而复杂的领域，涉及到大量的技术问题和应用场景。
未来，需要在物联感知技术、数据处理分析技术、安全性和隐私保护技术等方面进一步加强研究
和应用，才能更好地为万物互联的发展提供技术支持和保障。
第5章蜂窝组网技术
第5章 蜂窝组网技术
确定相邻区群同频小区的方法是：自某一小区A出发， 先沿边的垂线方向跨越a个小区，再按逆时针方向转60°， 然后再跨越b个小区，这样就可找出同频小区A′。在正六边 形的六个方向上，可以找到6个相邻的同频小区，如图5-3所 示。区群间同频复用距离可由下式计算：
d g 3N r0
第5章 蜂窝组网技术
第5章 蜂窝组网技术
5.1 移动通信网络的构成 5.2 多址接入技术 5.3 多信道共用技术 5.4 移动通信中的信令 5.5 移动管理技术
电子信息工程系通信技术教研室
第5章 蜂窝组网技术
5.1 移动通信网络的构成
5.1.1 大区制移动通信网 所谓大区制,就是在一个服务区内只有一个或几个基站，
蜂窝组网技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室表表5511小区分裂小区分裂蜂窝类型巨型区宏小区macrocell微小区microcell微微小区picocell蜂窝半径km10050035005终端移动速度kmh150050010010运行环境所有乡村郊区市区室内业务量密度适用系统卫星蜂窝蜂窝无绳蜂窝无绳蜂窝组网技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图58小区分类图蜂窝组网技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室采用蜂窝小区分裂的方法在有限的频率资源中通过采用蜂窝小区分裂的方法在有限的频率资源中通过缩小同频复用距离使单位面积的频道数增多系统容量增缩小同频复用距离使单位面积的频道数增多系统容量增大
LI
LS
40 lg
DI DS
(dB)
（5.4）
电子信息工程系通信技术教研室
第5章 蜂窝组网技术
设基站A和B的发射功率均为PT，则移动台M接收机的 输入信号功率和同频干扰功率分别为
蜂窝物联网技术一览Cat0,Cat1,CatM1,NBIoT
蜂窝物联网技术一览Cat-0,Cat-1,Cat-M1,NB-IoT本文将对蜂窝物联网的几个关键规范做一个概述，可以作为一个敲门砖，抛砖引玉。
1. 物联网通讯和LTE的蜂窝物联网技术用在物联网应用中的技术解决方案非常多，各种各样的行业、技术标准组织都在制定对应的物联网技术方案，有的在制定中，有的还在原型测试，有的具有独立知识产权的技术方案已经在市场中应用。
表-1-是目前比较流行的物联网方案的对比表，从中可以看到各种物联网通讯技术的技术特点。
表-1- 主流物联网通讯技术对比表物联网设备其实主要具备如下6大特点：（1）设计简单：系统复杂度低能保证IoT设备在恶劣环境下正常工作，（2）成本低廉：IoT设备一般都是成本低，量很大，（3）大覆盖范围：要保证一些在地下室的仪表、设备的数据能传输出去，（4）低功耗：大部分应用场景都需要使用电池功能，而且需要能工作好几年，（5）低速率：比如一些抄表的应用中，一天也只需要传输几十个字节就足够了，（6）海量设备接入：你可以想象一下一个小区里面的各种仪表和机器的数量是上万的。
尽管用于物联网的通讯技术很多，但到目前为止也没看到哪个技术有一统江湖的趋势。
不过这个局面可能很快就要被打破了，3GPP终于开始在物联网方面采取了行动，在LTE增强版中制定了Release12和Release13的标准，用来应对各种不同机器设备之间的通讯（MTC）和物联网（IoT）需求。
对于3GPP针对物联网的技术标准，相关的信息总是很零碎，所以我在这里做一次汇总，希望大家能对蜂窝物联网技术有个基本的了解。
为什么单纯的LTE网络对于物联网是不理想的？LTE设计时是为了解决一个最主要的需求：它必须足够快。
尽管该技术可以满足移动宽带通讯的需求，但是它无法用在别的一些应用产品中得到很好的运用，比如穿戴式设备，工业传感器，家用电器等等。
这种设备的特点是尺寸小，电池供电，而且经常会被放在诸如地下室等网络覆盖不好或者甚至无信号的地方。
电信运营商蜂窝物联网组网关键技术的研究
电信运营商蜂窝物联网组网关键技术的研究索昂代吉【摘要】本文从经典的物联网3层系统架构出发探讨了蜂窝物联网的总体架构.在此背景下,本文对蜂窝物联网组网关键技术及运营商蜂窝物联网的组网关键技术进行了深入浅出的探讨.【期刊名称】《电信工程技术与标准化》【年(卷),期】2017(030)012【总页数】5页(P54-58)【关键词】蜂窝物联网;NB-IoT;网络切片【作者】索昂代吉【作者单位】青海省无线电管理办公室玉树管理处,玉树 815000【正文语种】中文【中图分类】TN929.5物联网在各个行业的应用不断深化，这颠覆性地改变着当今社会生产和生活的方式，为产业带来突破式创新、跨越式发展的战略机遇。
目前物联网已上升为我国国家新兴战略产业。
巨量的物联网连接需求，对物联网的网络接入能力提出了更高的要求。
目前的物联网业务以短距接入为主，占到市场一半以上的份额。
随着低功耗广域（LPWA）技术的落地，将在部分场景中代替传统的短距接入技术。
GSMA报告显示，2020年蜂窝物联网连接数将达到30亿，以NB-IoT和eMTC等为代表的广域蜂窝物联网接入技术由于采用授权频谱，具有干扰小、可靠性高等优势，成为了主流的技术标准。
随着工信部第27号公告发布，中国移动正式获得在900MHz频段上部署蜂窝窄带物联网（NB-IoT）技术的许可。
中国移动将以先进的移动物联网络和优质的服务，助力各行业数字信息化发展，携手打造低成本、高品质、融合创新的物联网全新生态体系。
蜂窝物联网是中国移动的重点发展方向和蓝海市场，物联网服务将成为运营商市场业绩新增长点。
在此背景下，本文对蜂窝物联网组网关键技术进行了深入浅出的探讨。
LTE物联网终端类型主要包括Cat4、Cat1、Cat0、CatM1和NB-IoT。
各种LTE 物联网技术对比情况如表1所示。
物联网无线接入技术种类众多，包括ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、Z-wave等短距和长距无线通信技术，如图1所示。
蜂窝网络基础上的物联网关键技术及业务应用
蜂窝网络基础上的物联网关键技术及业务应用作者：杨永忠牛小勇来源：《电子技术与软件工程》2016年第18期摘要随着科学技术的不断发展进步，网络时代到来。
在此背景下，我国的物联网技术也进入了快速发展的阶段，受到了相关人员的关心与重视。
通过对NB-IoT进行简单的介绍，了解其主要内容以及重要性。
在此基础上，针对蜂窝网络基础上的物联网关键技术以及业务应用进行一系列的研究分析。
同时，对NB-IOT的需求与发展进行思索与展望。
借此平台，与各位相关研究人员进行交流分析。
【关键词】蜂窝网络物联网技术业务应用物联网技术由于其自身所具有的一系列特点，可以实现多种类型的机器设备、应用以及网络之间的合作，为人们提供更加优质的服务。
因此，受到了我国各行各业相关人员的广泛关注与高度重视。
近几年来，我国蜂窝网络基础上的物联网技术快速发展，业务规模也逐渐扩大，为我国居民提供经济、可靠、高效的互联网服务，受到了人们的欢迎与喜爱。
1 简述NB-IoTNB-IoT全称为Narrow Band Internet of Things，翻译为中文是蜂窝的窄带物联网，其作为万物互联网络的重要组成部分，构建于蜂窝网络，可直接用于对GSM网络、UMTS网络以及LTE网络等网络的部署工作。
NB-IoT是IoT（物联网）领域的一项新兴技术，支持低功耗设备在广域网中的蜂窝数据连接，具有以下四个方面的优点：1.1 覆盖范围广在外界环境条件均相同的情况下，蜂窝的窄带物联网的覆盖面积为现有网络的100倍。
1.2 具有较强的连接能力蜂窝的窄带物联网的一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、低设备功耗和优化的网络架构。
1.3 能耗低由于蜂窝的窄带物联网能耗较低，因此，其终端模块待机时间可长达10年之久。
1.4 成本低企业的单个蜂窝窄带物联网连接模块不超过5美元。
因此，受到了人们的欢迎与喜爱。
在这一时代背景下，世界各个国家和地区的运营商纷纷对NB-IoT即蜂窝的窄带物联网进行研究分析，并取得了一定程度的进展。
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Frame 1.28s M-frmae 60ms M- Min.scheduling M-frame 60 ms
Subframe 160ms subframe 6ms
40ms
M-subframe 6ms
Subcarrier spacing
Number of subcarriers Sampling rate Modulation
23dBm Turbo
2.5kHz
72 320kHz BPSK,QPSK
128 9/10
23dBm Turbo
eMTC之路
早在2002年，M2M（Machine to Machine），这一物物通信的雏形概念已经被提出，但碍于通信技术尚 未成熟，发展仍属于启蒙阶段，例如自来水、电力公司的自动抄表及数位家庭应用等。随着无线通信技术的 快速发展，M2M的应用服务进入快速发展的阶段，在农业、工业、公共安全、城市管理、医疗、大众运输及 环境监控上，都可看到M2M的应用，例如智慧节能、智慧车载、智慧医疗、智慧城市、智慧物流等。3GPP标 准组织将M2M称为机器型态通信（Machine Type Communication，MTC），这是一种新兴的通信架构，以机器 终端设备为主，具备网络通信能力，可智慧互动地提供各式各样前所未见的应用与服务，例如监控、控制、 资料撷取等资讯化的需求。
eMTC之路
为了满足MTC更低传输速率及更低功耗的需求，3GPP R12在原有面对用户提供更高吞吐能力的终端分类 基础上新增Cat0的UE传输等级，用以支持低速率的终端类型，UE工作带宽为20 MHz，支持半双工，最大发射 功率为23 dBm；3GPP R13将该技术进一步演进，命名为增强型机器型态通信（enhanced Machine Type Communication，eMTC），意味着这一物联网技术性能上的升级。这一个e（enhancements）进一步简化终端 功能，UE工作带宽为1.4 MHz，支持半双工，UE可使用更低发射功率（20 dBm）。LTE eMTC 相比NB-IoT能够 提供更高的传输速率，拥有更丰富的应用场景。
FFT size
Cyclic prefix(samples)
Max.Transmit power
FEC
3.75kHz
48 240kHz BPSK,QPSK
64 6
43dBm CC
15kHz
12 1.92MHz BPSK,QPSK
128 9/10
43dBm CC
5kHz
36 240kHz GMSK
— None
NBபைடு நூலகம்IoT之路
初期的技术选型中存在两种思路：一种是对于GSM网络的演进思路；另一种是华为提出的新空口思路， 当时命名为NB-M2M。尽管这两种技术思路都被包含在3GPP GERAN标准化工作组立项之初，但是相比暮气沉沉 的GSM技术演进，新空口方案反而引起了更多运营商的兴趣。2014年5月，LTE-M的名字也演变为Cellular IoT，简称CIoT，从名称的演变更直观地反映出了技术的定位，同时对于技术的选型态度更加包容。
前世
窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）是蜂窝物联网（Celluar Internet of Things，CIoT）技术的典型代表，窄带物联网的重要技术特点是广覆盖、低功耗（超长待机）、海量连接、 数据可靠性，据说最初源自的需求是水表计量中对于用水量的自动计算，并以无线数据的方式进行回传。
《万物互联：蜂窝物联网组网技术详解》
物联网技术的一个重要标签就是低功耗，这也是物联网应用与服务能否成为全 球范围内下一个最重要的技术浪潮的关键，因此低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network，LPWAN）也成了物联网的代名词。涉及LPWAN的技术标准阵营众多， 比如IEEE、ETSI、3GPP、IETF、LoRa Alliance等，当然包括的协议标准更是数不 胜数，不仅有物联网那些元老级的技术标准WiFi、Bluetooth、ZigBee，更有那些 物联网技术新贵，比如NB-IoT、eMTC、SigFox、LoRa等。为了了解一个个全新技术 的基本原理，最好的办法就是循着这些技术的发展轨迹重新走一遭。
协议的3GPP 24.301 R13统一将蜂窝物联网技术称作CIoT，并不区分是NB-IoT的接入方式还是非NB-IoT的接
入方式。
Multiple access
Downlink
NB-CIoT
NB-LTE
OFDMA
OFDMA
Uplink
NB-CIoT
NB-LTE
FDMA
SC-FDMA
Frame structure
早在2013年，包括运营商、设备制造商、芯片提供商等产xun业链上下游就对窄带蜂窝物联网产生了前 瞻性的兴趣，为窄带物联网起名为LTE-M（LTE for Machine to Machine），名字蕴含的期望是基于LTE产生 一种革命性的新空口技术，该技术既能做到终端低成本、低功耗，又能够和LTE网络共同部署。同时，LTE-M 从商用角度也提出了广域覆盖和低成本的两大目标。从此以后，窄带物联网的协议标准化之路逐渐加快了步 伐。
NB-IoT之路
2015年5月，华为与高通共同宣布了一种融合的解决办法：上行采用FDMA多址的方式，下行采用OFDMA多
址方式，融合之后的方案名为窄带蜂窝物联网（Narrow Band Celluar IoT，NB-CIoT），这一融合方案已经
基本奠定了窄带物联网的基础架构，这一阶段的某些命名工作也在协议标准上留下了痕迹，例如涉及核心网
随着全球金融投资对物联网带来的经济效益集体看涨，在GERAN最初立项进行标准化的CIoT课题得到了 越来越多的运营商和设备商的关注，不过，GERAN的影响力相对来说已经日趋式微，2015年4月底，3GPP内部 的项目协调小组（Project Coordination Group）在会上做了一项重要决定：CIoT在GERAN研究立项之后， 实质性的标准化阶段转移到RAN进行立项。这也说明3GPP标准化组织顺势而为，通过将CIoT技术的标准化工 作转移到更大的平台上，以期收获全球更多产业链的关注，其实这里也释放了一个信号：CIoT已经逐步脱离 开老东家GSM的技术思路，走向了更新颖、更创新的技术选型之路。