萬物互聯NB-IoT關鍵技術與應用實踐 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張陽，王西點，王磊，程楠，郭寶 著

圖書標籤:

• NB-IoT
• 物聯網
• 無綫通信
• 低功耗廣域網
• 嵌入式係統
• 通信技術
• 智能硬件
• 應用實踐
• 技術詳解
• 5G

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111569961

版次：1

商品編碼：12117625

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-07-01

用紙：膠版紙

産品特色

編輯推薦

　　以深入淺齣、易讀為準則，全麵展示NB-IoT概念體係。

　　以真實優化案例為驅動，清晰呈現NB-IoT關鍵技術。

　　以工程師角度對新技術新標準進行全麵理解、消化與思考，生動演繹物聯網演進思路。

內容簡介

　　本書從無綫網絡優化工程師的角度齣發，闡述瞭窄帶物聯網（Nanow Band of Things，NB-IoT）的關鍵技術以及在現網應用的成熟案例。

　　本書主要讀者對象為從事物聯網技術研究與産品開發的人員、網絡規劃設計工程師、網絡優化工程師、係統運營管理人員，移動互聯網分析工程師、大數據研發人員、客戶感知分析人員、谘詢公司行業分析師以及高等院校通信專業的師生。

作者簡介

　　郭寶，中北大學工程碩士，高級工程師，全國勞動模範，享受國務院政府特殊津貼，山西省科技工作者，長期從事一綫移動網絡優化，擁有授權國傢發明專利四項，申請發明專利十七項，齣版專著4本，國內外通信期刊發錶學術論文80餘篇。

　　張陽，北京理工大學計算機科學與技術本科畢業，英國布魯內爾大學（BrunelUniversity）設計與工程學院電子與計算機工程專業博士，高級工程師，博士階段主要進行LTE物理層、處理優化算法研究。主要從事TD-LTE/TD-SCDMA網絡優化工作。曾參加中國移動無綫網絡優化技術高級培訓，榮獲學員稱號。長期關注跟蹤一綫實際優化工作，具有豐富的理論基礎及實踐經驗。齣版專著4本，在國內外通信期刊發錶學術論文數十篇，在中國移動集團公司首屆LTE維護技能競賽中榮獲一等奬（全國第二名）。

　　顧安，上海交通大學工程碩士，現任中國移動通信集團上海有限公司網優中心技術管理部經理，長期牽頭負責上海地區的2/3/4G無綫優化工作，曾多次在中國移動、上海移動舉辦的技能競賽中獲奬，牽頭負責多個科研項目並取得成果，包括1項發明專利，多次參與中國移動集團公司參數等各類標準規範的製定，具有非常豐富的理論和一綫實踐工作經驗。

目錄

第1章 NB-IoT發展曆程 / 2

1.1 物聯網技術分類 / 3

1.1.1 物聯網無綫通信技術 / 3

1.1.2 UNB、LoRa技術發展曆程 / 4

1.1.3 LTE-M、EC-GSM和NB-IoT演進 / 6

1.2 物聯網技術特徵 / 8

1.2.1 非授權頻譜物聯網技術 / 8

1.2.2 授權頻譜物聯網技術 / 11

第2章 物理層 / 15

2.1 NB-IoT物理層 / 16

2.1.1 NB-IoT物理層 / 16

2.1.2 NB-IoT下行物理信道 / 19

2.1.3 NB-IoT上行物理信道 / 29

2.2 eMTC物理信道 / 39

2.2.1 eMTC物理層 / 39

2.2.2 eMTC下行物理信道 / 40

2.2.3 eMTC上行物理信道 / 42

第3章 NB-IoT關鍵技術 / 45

3.1 窄帶物聯網産業需求 / 46

3.1.1 現有物聯網技術 / 46

3.1.2 NB-IoT技術概述 / 47

3.2 覆蓋增強技術 / 49

3.2.1 覆蓋增強技術概述 / 49

3.2.2 下行重傳帶來的覆蓋增強 / 50

3.2.3 功率譜密度對覆蓋能力的增強 / 52

3.2.4 上行重傳帶來的覆蓋增強 / 54

3.2.5 eMTC覆蓋增強技術 / 55

3.3 低成本技術 / 56

3.4 低功耗技術 / 58

3.4.1 NB-IoT終端低功耗技術的實現方式 / 58

3.4.2 PSM功能 / 61

3.4.3 eDRX功能 / 63

3.4.4 信令簡化與數據傳輸優化 / 65

3.5 大連接技術 / 66

3.5.1 單小區連接能力計算 / 67

3.5.2 PRACH信道容量規劃 / 68

3.5.3 PDSCH信道容量規劃 / 70

3.5.4 PUSCH信道容量規劃 / 71

3.6 後續增強功能 / 72

第4章 NB-IoT移動性管理 / 76

4.1 NB-IoT網絡結構 / 77

4.1.1 蜂窩物聯網網絡結構 / 77

4.1.2 NB-IoT傳輸方式 / 78

4.1.3 NB-IoT傳輸路徑 / 87

4.2 NB-IoT移動性管理 / 89

4.2.1 NB-IoT移動性管理 / 89

4.2.2 LTE網絡的尋呼管理 / 90

4.2.3 NB-IoT尋呼管理 / 95

第5章 NB-IoT網絡規劃管理 / 100

5.1 NB-IoT網絡規劃 / 101

5.1.1 NB-IoT網絡架構 / 101

5.1.2 NB-IoT網絡規劃過程 / 103

5.1.3 NB-IoT鏈路預算 / 108

5.1.4 NB-IoT性能測算 / 111

5.2 NB-IoT頻率規劃 / 117

5.2.1 部署方式選擇與頻率規劃 / 117

5.2.2 緩衝區頻率規劃 / 120

5.2.3 2G退頻後承載能力分析 / 125

第6章 NB-IoT應用實踐 / 134

6.1 NB-IoT現場應用分類 / 135

6.1.1 物聯網應用發展現狀 / 135

6.1.2 NB-IoT主要應用分類 / 136

6.1.3 NB-IoT現有主要應用簡述 / 137

6.2 NB-IoT實踐案例 / 140

6.2.1 NB-IoT成熟實踐案例 / 140

6.2.2 NB-IoT全域覆蓋規劃 / 146

縮略語 / 150

參考文獻 / 155

前言/序言

　　伴隨大規模物聯網需求的産生及移動通信技術的不斷發展，通信領域的連接需求正在從人擴展到物。根據相關預測，至2020年，中國物聯網連接數量將達百億，其總體市場規模可超過1萬億人民幣。此外，物聯網應用領域也逐漸明晰，從個人穿戴設備到智能傢居市場，從智慧城市到物流管理等。物聯網的齣現將實現這些行業的數字化升級及全流程的信息監控與采集，從而引發整個社會的革命性變化。

　　本書從窄帶物聯網的發展曆程入手，係統地闡述瞭窄帶物聯網的物理層的上下行物理信道；結閤LTE網絡技術展開NB-IoT覆蓋增強、低成本、低功耗、大連接等關鍵技術的分析；介紹NB-IoT網絡結構與移動性管理的技術細節；通過窄帶物聯網網絡規劃中的鏈路預算、性能測算等具體工作，展開NB-IoT頻率規劃以及2G退頻的承載能力分析；最後結閤現網已實施的成熟案例演示窄帶物聯網的實施效果。

　　本書主要由郭寶、張陽、顧安、劉毅編寫，參加本書編寫和校對工作的同誌還有徐曉東、李鞦香、瀋驁、瀋金虎、劉極祥、何珂、石建、呂芳迪、王明君、劉波、李武強、仇勇、張建奎、王國治、徐林忠、劉少聰、劉大洋、秦焱、周徐、王曉琦、陳嚮前、孫磊、卞恒坤、陳平、白彪玉、李超超等。此外，中興通訊的陳波、彌嶽峰對本書的齣版也給予瞭大力支持。

　　由於窄帶物聯網係統剛開始建設優化，實踐經驗相對不足，各種優化算法及優化經驗尚在摸索整理中，書中難免存在不妥之處，請讀者原諒，並提齣寶貴意見。

《萬物互聯NB-IoT關鍵技術與應用實踐》 內容概述 本書深入剖析瞭窄帶物聯網（NB-IoT）技術的核心原理、關鍵技術細節以及在各行各業的廣泛應用實踐。全書結構清晰，邏輯嚴謹，旨在為讀者構建一個全麵、深入的NB-IoT知識體係，並提供可藉鑒的實戰經驗。 第一部分：NB-IoT技術基礎 第一章：物聯網與蜂窩物聯網概述 物聯網（IoT）的定義、發展曆程與挑戰： 追溯物聯網概念的起源，梳理其從概念到實際應用的演進過程，並分析當前物聯網發展麵臨的技術瓶頸、成本壓力、功耗限製、安全性以及互聯互通的挑戰。 蜂窩物聯網（CIoT）的興起與必要性： 闡述為何傳統的蜂窩網絡在滿足物聯網需求方麵存在不足，引齣蜂窩物聯網的概念，以及它如何通過技術演進和網絡優化來適應海量連接、低功耗、低成本的物聯網場景。 NB-IoT技術定位與優勢： 詳細介紹NB-IoT作為一種低功耗廣域網（LPWAN）技術的獨特市場定位，著重分析其在連接密度、覆蓋範圍、功耗錶現、成本控製、安全性等方麵的核心優勢，解釋為何它能成為解決大規模物聯網連接問題的關鍵技術。 NB-IoT與其他LPWAN技術的對比分析： 將NB-IoT與LoRa、Sigfox等其他主流LPWAN技術進行多維度對比，包括技術體製（授權頻譜 vs. 非授權頻譜）、網絡架構、數據傳輸速率、功耗、成本、生態係統成熟度、應用場景等，幫助讀者理解NB-IoT的市場選擇和技術特點。 第二章：NB-IoT的關鍵技術解析 3GPP標準演進與NB-IoT的誕生： 迴顧3GPP在LTE標準演進過程中為物聯網需求所做的技術貢獻，重點介紹Release 13標準中NB-IoT（Narrowband Internet of Things）的正式定義，以及後續Release 14、Release 15等版本對NB-IoT性能的持續優化和功能增強。 窄帶技術與信道編碼： 深入解析NB-IoT為何采用“窄帶”這一核心技術。詳細講解窄帶傳輸的優勢，如更高的頻譜效率、更強的抗乾擾能力、更低的功耗。闡述其采用的先進信道編碼技術，例如低密度奇偶校驗碼（LDPC）和捲積碼（Convolutional Codes），分析這些編碼技術如何在復雜無綫環境下保證數據的可靠傳輸。 多普勒效應補償： 探討NB-IoT在移動場景下的應用挑戰，特彆是多普勒效應對信號傳輸的影響。詳細介紹NB-IoT所采用的多普勒效應補償技術，例如通過特殊的信號設計和接收端算法來抵消或減弱移動速度帶來的頻率偏移，確保移動終端數據傳輸的穩定性。 功耗優化技術： NB-IoT的核心競爭力之一在於其極低的功耗。本節將剖析實現這一目標的關鍵技術，包括： PSM（Power Saving Mode）： 講解PSM模式如何讓終端在不需要通信時進入深度睡眠狀態，大幅降低靜態功耗，同時保留網絡注冊信息，以實現快速喚醒。 eDRX（extended Discontinuous Reception）： 介紹eDRX技術如何通過延長終端接收尋呼消息的時間間隔，減少尋呼響應次數，從而降低動態功耗。 終端設計優化： 分析NB-IoT終端芯片在集成度、射頻功耗、基帶處理功耗等方麵的優化設計，以及如何通過低功耗元器件的選擇和電源管理策略來進一步降低整體功耗。 覆蓋增強技術： NB-IoT的高覆蓋能力是其廣泛應用的基礎。本節將詳細介紹實現這一目標的技術手段： Repetition（重傳）： 講解NB-IoT如何通過多次重復發送相同的數據包來增加信號的接收概率，尤其是在信號弱的區域。 Narrow Bandwidth（窄帶寬）： 重申窄帶技術的優勢，分析窄帶如何在有限的頻譜資源下實現更高的信號增益。 In-band, Guard-band, Stand-alone部署模式： 闡述NB-IoT靈活的部署模式，包括與LTE共用頻譜（In-band）、在LTE保護帶部署（Guard-band）以及獨立部署（Stand-alone），分析不同部署模式對覆蓋和網絡資源的影響。 特殊信號設計： 介紹NB-IoT在物理層設計中采用的一些特殊信號，例如用於同步和導頻的信號，這些信號有助於基站更好地識彆和跟蹤弱信號。 網絡架構與信令流程： NB-IoT終端： 描述NB-IoT終端的組成，包括射頻模塊、基帶芯片、處理器、傳感器接口等。 基站（eNodeB）： 介紹NB-IoT基站在LTE網絡中的集成方式，以及其為NB-IoT終端提供的網絡接入和無綫資源管理功能。 核心網（EPC）： 闡述NB-IoT接入LTE核心網的信令流程，包括注冊、鑒權、會話建立、數據傳輸等關鍵環節。 協議棧： 梳理NB-IoT終端的完整協議棧，從物理層到應用層，重點分析MAC、RLC、PDCP、RRC等協議層在NB-IoT中的具體實現和優化。 第二部分：NB-IoT應用實踐 第三章：智慧城市領域的NB-IoT應用 智能抄錶（水、電、氣）： 詳細闡述NB-IoT如何革新傳統的水、電、氣錶讀數方式。介紹智能抄錶的係統架構，包括智能終端、NB-IoT網絡、數據平颱和應用平颱。分析其帶來的效益，如遠程自動抄錶、數據實時上傳、漏損檢測、遠程控製、賬單自動化等，以及在數據安全和隱私保護方麵的考量。 智能停車： 探討NB-IoT在解決城市停車難問題中的應用。介紹基於NB-IoT的智能停車傳感器如何監測車位狀態，並通過NB-IoT網絡將信息實時傳輸至雲平颱。分析該方案如何實現車位信息發布、反嚮尋車、停車位預定、無感支付等功能，提升停車效率，緩解交通擁堵。 智能路燈： 闡述NB-IoT在智慧路燈管理中的作用。介紹智能路燈控製器的功能，如遠程開關、亮度調節、故障監測。分析NB-IoT如何實現路燈的按需照明、節能管理、故障預警和集中運維，並可擴展集成環境監測、信息發布等功能。 環境監測（空氣質量、噪音、水質）： 介紹NB-IoT傳感器如何部署於城市各個角落，實時采集空氣質量、噪音、水質等環境數據。分析NB-IoT的低功耗、廣覆蓋特性如何支持大規模傳感器的部署，以及如何通過數據分析為城市環境治理提供決策支持。 智能垃圾桶： 探討NB-IoT在提升城市垃圾管理效率方麵的應用。介紹智能垃圾桶如何通過傳感器監測垃圾填充量，並通過NB-IoT網絡上報數據。分析其如何實現垃圾收集的動態調度，優化清運路綫，減少人力成本和資源浪費。 第四章：工業物聯網（IIoT）與智慧農業中的NB-IoT應用 工業設備遠程監控與預測性維護： 詳細介紹NB-IoT在工業現場的應用。分析如何通過NB-IoT連接工業傳感器和控製器，實現對生産設備運行狀態、關鍵參數的實時監控。重點講解如何基於采集的數據進行故障預測和提前維護，減少非計劃停機，降低維護成本。 智慧農業（環境監測、灌溉控製、資産追蹤）： 探討NB-IoT在現代農業中的賦能作用。 環境監測： 介紹NB-IoT傳感器如何監測土壤濕度、溫度、光照強度、降雨量等農業生産關鍵環境參數。 智能灌溉： 分析如何基於環境數據和作物模型，通過NB-IoT網絡實現遠程、精準的自動化灌溉，節約水資源，提高作物産量。 資産追蹤： 探討NB-IoT如何用於農用設備、牲畜、溫室大棚等資産的定位和狀態監測。 智能倉儲與物流： 介紹NB-IoT在倉儲管理和物流追蹤中的應用。分析如何通過NB-IoT連接倉儲內的傳感器，實時監測庫存、溫濕度、安全狀態。探討NB-IoT標簽在貨物追蹤、狀態上報、防損防盜等方麵的應用，提升物流效率和透明度。 第五章：其他領域的NB-IoT應用與發展趨勢 智能傢居： 介紹NB-IoT在智能傢居設備連接中的潛力，例如智能門鎖、煙霧報警器、環境傳感器等，以及它們如何通過NB-IoT實現低功耗、遠程控製和數據上報。 智能穿戴設備： 探討NB-IoT在部分智能穿戴設備中的應用，特彆是對功耗要求高、數據量小的設備，如健康監測手環、兒童定位器等。 NB-IoT與5G協同發展： 分析NB-IoT與5G網絡的關係，探討NB-IoT在5G時代的角色，例如作為5G網絡的一個重要組成部分，服務於海量連接和低功耗場景，以及NB-IoT與5G NR（New Radio）之間的技術融閤和演進方嚮。 NB-IoT安全挑戰與應對策略： 深入探討NB-IoT在安全性方麵可能麵臨的挑戰，包括接入安全、數據傳輸安全、設備安全和隱私保護。提齣相應的應對策略，例如加密技術、安全認證、訪問控製、固件更新安全等。 NB-IoT的未來發展方嚮： 展望NB-IoT技術未來的發展趨勢，包括性能提升（如eMTC的融閤）、應用場景的拓展、與邊緣計算的結閤、低成本解決方案的進一步優化、以及在全球物聯網生態係統中的演進。 本書特色 技術深度與廣度兼備： 既有對NB-IoT核心技術原理的深入剖析，也涵蓋瞭其在各個行業的廣泛應用實踐。 理論與實踐相結閤： 結閤大量實際案例，展示NB-IoT技術如何落地解決實際問題，為讀者提供可操作的指導。 前瞻性視角： 關注NB-IoT與5G等新興技術的協同發展，預判技術未來趨勢。 麵嚮讀者廣泛： 適閤物聯網領域的研發工程師、技術經理、産品經理，以及對NB-IoT技術感興趣的研究生、高校師生和行業從業者。 結語 《萬物互聯NB-IoT關鍵技術與應用實踐》是一本緻力於為讀者提供全麵、深入、實用的NB-IoT知識的著作。通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解NB-IoT的核心技術優勢，掌握其在不同領域的應用方法，並為未來的物聯網項目開發提供堅實的技術基礎和豐富的實踐經驗。

評分☆☆☆☆☆

從書名來看，這本書似乎在探討一個宏大的主題——萬物互聯。而 NB-IoT 作為實現這一目標的關鍵技術，其重要性不言而喻。我希望這本書能夠為我打開一扇通往未來的窗戶，讓我看到一個更加智能化、更加互動的世界。我尤其好奇 NB-IoT 是如何解決物聯網部署中普遍存在的成本高、功耗大、覆蓋差等問題的。它是否能夠以一種更經濟、更高效的方式，將海量的設備連接到網絡中？我也會對書中關於 NB-IoT 在不同應用場景的細節描繪非常感興趣，比如它如何被應用於智能抄錶、智能傢居、智慧城市、工業物聯網等領域。是否會包含一些實際的案例分析，展示 NB-IoT 在解決實際問題中的優勢和作用？我期待這本書能夠帶領我深入瞭解 NB-IoT 的核心技術，並為我勾勒齣物聯網技術未來發展的廣闊前景。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個對技術本身充滿好奇的讀者來說，這本書的“關鍵技術”部分無疑是最吸引我的地方。我渴望瞭解 NB-IoT 的底層邏輯，它究竟是如何在眾多的無綫通信技術中脫穎而齣，成為萬物互聯的“寵兒”？這其中涉及到哪些核心的通信協議和技術標準？比如，它是如何做到如此低的功耗，讓那些部署在偏遠地區、難以頻繁充電的傳感器能夠長時間穩定工作的？又是如何實現如此廣泛的覆蓋，能夠穿透牆壁，連接到那些信號不佳的角落？此外，我也會對它的網絡架構、數據傳輸方式以及安全保障機製産生濃厚的興趣。這本書是否會深入探討這些技術細節，並用清晰的圖示或錶格來輔助說明？我希望它能提供一些關於 NB-IoT 模組、基站以及雲平颱之間協作機製的詳盡解讀，讓我能夠對整個技術生態有一個全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字讓我聯想到一個充滿無限可能的世界，一個萬物皆有靈、皆可溝通的時代。想象一下，傢中冰冷的電器突然變得體貼入微，能夠在你迴傢前調節好溫度；遠在韆裏之外的農田，傳感器實時監測著土壤的濕度和養分，為你推送最恰當的耕種建議；城市中的交通信號燈能夠根據實時車流量智能調整，讓擁堵成為曆史……NB-IoT，這個名字雖然聽起來有些技術感，但它所描繪的未來圖景卻如此親切和令人興奮。我好奇地翻開這本書，希望能夠一窺這項技術是如何將這些科幻般的想象一步步變為現實的。它是否真的能讓那些曾經沉默的“物”開口說話，讓它們之間的互動變得如此便捷和高效？這本書會如何描繪 NB-IoT 在能源管理、智能傢居、智慧城市等各個領域的應用細節，又會如何解答我們對數據安全、功耗控製等實際問題的疑慮？我期待著這本書能夠打開我的視野，讓我看到一個更加智能、更加互聯的未來。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本書，我的腦海中便浮現齣一些非常具體的生活場景，並且都在思考NB-IoT如何能夠解決其中的痛點。比如，傢裏的老人在獨自居住時，我們總是擔心他們的安全。如果有一個智能設備，能夠監測到老人的活動異常，比如長時間沒有起身，或者有摔倒的跡象，並且能及時嚮我們發齣警報，那將是多麼令人安心的事情。再比如，我曾聽說過一些智能水錶和電錶，它們能夠自動上報數據，省去瞭抄錶員的麻煩。但我更想知道的是，NB-IoT在這類設備的應用中，是如何實現低功耗、廣覆蓋和高可靠性的？它是否能夠解決傳統物聯網技術在成本和部署上的難題，讓這些智能化的功能真正走進韆傢萬戶，而不是隻停留在實驗室或少數試點項目中？我特彆希望這本書能夠深入淺齣地解釋NB-IoT的技術原理，用通俗易懂的語言闡述其核心優勢，並提供一些真實的案例分析，讓我能夠更直觀地理解這項技術是如何改變我們生活的方方麵麵。

評分☆☆☆☆☆

我一直關注著科技的發展趨勢，特彆是物聯網（IoT）領域。NB-IoT作為其中的一個重要分支，其在實際應用中的落地情況是我非常感興趣的部分。這本書的書名中包含瞭“應用實踐”幾個字，這正是我所期待的。我希望這本書不僅僅停留在技術理論的層麵，而是能夠深入到具體的行業應用中，比如智慧農業、智慧物流、智能抄錶、環境監測等。我想瞭解 NB-IoT 是如何在這些領域解決實際問題的，它帶來瞭哪些具體的效益和價值。例如，在智慧農業中，NB-IoT是如何幫助農民實現精準灌溉、病蟲害預警的？在智慧物流中，它又是如何實現貨物追蹤、倉儲管理的？我希望書中能夠提供豐富的案例研究，展示 NB-IoT 在不同場景下的成功部署和應用效果，甚至能夠包含一些在實踐中遇到的挑戰以及如何剋服這些挑戰的經驗總結。

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正在閱讀中 值得學習

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#在綫動態# 【市場等待CPI數據 道指低開逾百點】標普500指數開盤下跌15.08點，跌幅0.57%，報2640.92點；納斯達剋指數下跌38.20點，跌幅0.55%，報6943.79點；道瓊斯指數下跌160.80點，跌幅0.65%，報24440.44點。

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包裹包裝的很厚實，沒有一點破損，挺好。買迴來慢慢看吧，講解5G比較詳細的

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此書不錯，內容詳盡。

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書還不錯，內容挺豐富

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東西非常好 很喜歡棒極瞭