简介
随着社会的发展，人们对物联网的需求越来越强烈；而目前使用的大量2G模块已经不能满足新的应用需求。为了解决这个问题，在3GPP Release 13中，非常重要的一部分就是定义了新的无线空中接口，它根据机器对机器通信的特点进行了专门优化，从而定义了一种新的物联网基于蜂窝通信的系统称为窄带物联网（缩写为NB-IOT）。
本文将简要分析NB-IOT技术并提供相应的工厂测试解决方案。
NB-IOT简介
对于物联网应用，主要需求之一是应用于各种远程应用，如电表、水表、煤气表等家用仪表。这类设备的典型特点是位置基本静止，所需传输的数据量较小，对时延不敏感。但此类表的数量巨大且分布广泛。 3GPP Release 13中定义了NB-IOT来解决此类应用场景的需求。 NB-IOT在保证物体间通信的前提下，大大简化了物联网设备的系统复杂度和能耗，从而大大降低了物联网设备的成本；它不仅取消了对Handover的支持，而且终端设备只能工作在半双工状态。通过这些简化，新标准可以让NB-IOT的成本控制在5以下，并且电池可持续使用长达10年。
在系统层面，NB-IOT不仅可以与LTE网络同时工作，还可以独立组网，满足一些互联网的特殊需求物联网应用程序。为了满足特定应用对物联网终端数量的需求，在NB-IOT网络中，每个小区最多可以支持5万个设备。
NB-IOT系统运行模式
NB-IOT可以采用以下三种工作模式：
1.独立网络运行：
NB-IOT可以独立组网。其带宽为180kHz，只需要非常窄的频谱资源即可组网。而且它的带宽比GSM的200kHz还要小，只要有可能，它也可以部署在GSM网络的某个信道中，非常灵活。
2。带内网络操作：
NB-IOT与LTE网络高度兼容，可以部署在LTE网络中；除了1.4MHz LTE网络外，NB-IOT网络还可以嵌入其他带宽的LTE网络中。
3。边境网络运营：
LTE网络带宽的两侧都有保护带。 NB-IOT可以利用这些频谱资源，部署在这里，既满足了NB-IOT的需求，又提高了频谱利用率。
图1 NB-IOT网络部署模式
NB-IOT物理层介绍
NB-IOT基于蜂窝通信，在LTE网络的基础上，针对物联网的应用场景分别在网络和终端设备侧进行了改进和简化。
在接入方式上采用与LTE相同的技术，即下行采用OFDMA，上行采用SCDMA技术。同时，其子载波间隔和帧结构也与LTE相同。对于窄带系统NB-IOT来说，其带宽限制为1个PRB，即180kHz。除了15kHz之外，其子载波间隔还增加了对3.75kHz的支持。对应的子载波数分别为12和48；实际工作中，NB-IOT设备可以仅使用单个频点，也可以同时使用多个频点。
在调制方式上，NB-IOT下行采用QPSP调制方式；上行单频时采用PI/2 BPSK或PI/4 QPSK，多频时采用QPSK调制。它支持的最大速率为下行28Kbit/s，上行64Kbit/s。
考虑到系统复杂度的简化以及低功耗的需求，NB-IOT仅支持半双工通信模式，即采用时分复用的方式进行发送和接收，这一点与GSM系统非常相似这点。
NB-IOT 的 RF测试
3GPP物理层测试规范56.521中也定义了NB-IOT的测试要求，包括发送器测试和接收器测试。发射机测试主要包括功率、调制、频谱等指标；接收机测试重点是灵敏度测试。
图2 NB-IOT发射端测试
图3 NB-IOT邻道泄漏比测试
LitePoint提供完整的物联网测试解决方案，其中IQxstream-M/IQxstream全面支持所有NB-IOT测试项目。一台仪器最多配备四组射频模块，每组模块配备8个射频端口，特别适合海量NB-IOT设备的生产测试。
结论
随着技术的进步，NB-IOT将逐渐走进我们的生活。它不仅可以服务于各种日常手表，也开始应用于日益火爆的共享单车行业。相信在不久的将来，NB-IOT技术将成为物联网非常重要的一员，服务于人类的工作和生活。
