万物互联NB-IoT关键技术与应用实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

张阳，王西点，王磊，程楠，郭宝 著

图书标签:

• NB-IoT
• 物联网
• 无线通信
• 低功耗广域网
• 嵌入式系统
• 通信技术
• 智能硬件
• 应用实践
• 技术详解
• 5G

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111569961

版次：1

商品编码：12117625

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

产品特色

编辑推荐

　　以深入浅出、易读为准则，全面展示NB-IoT概念体系。

　　以真实优化案例为驱动，清晰呈现NB-IoT关键技术。

　　以工程师角度对新技术新标准进行全面理解、消化与思考，生动演绎物联网演进思路。

内容简介

　　本书从无线网络优化工程师的角度出发，阐述了窄带物联网（Nanow Band of Things，NB-IoT）的关键技术以及在现网应用的成熟案例。

　　本书主要读者对象为从事物联网技术研究与产品开发的人员、网络规划设计工程师、网络优化工程师、系统运营管理人员，移动互联网分析工程师、大数据研发人员、客户感知分析人员、咨询公司行业分析师以及高等院校通信专业的师生。

作者简介

　　郭宝，中北大学工程硕士，高级工程师，全国劳动模范，享受国务院政府特殊津贴，山西省科技工作者，长期从事一线移动网络优化，拥有授权国家发明专利四项，申请发明专利十七项，出版专著4本，国内外通信期刊发表学术论文80余篇。

　　张阳，北京理工大学计算机科学与技术本科毕业，英国布鲁内尔大学（BrunelUniversity）设计与工程学院电子与计算机工程专业博士，高级工程师，博士阶段主要进行LTE物理层、处理优化算法研究。主要从事TD-LTE/TD-SCDMA网络优化工作。曾参加中国移动无线网络优化技术高级培训，荣获学员称号。长期关注跟踪一线实际优化工作，具有丰富的理论基础及实践经验。出版专著4本，在国内外通信期刊发表学术论文数十篇，在中国移动集团公司首届LTE维护技能竞赛中荣获一等奖（全国第二名）。

　　顾安，上海交通大学工程硕士，现任中国移动通信集团上海有限公司网优中心技术管理部经理，长期牵头负责上海地区的2/3/4G无线优化工作，曾多次在中国移动、上海移动举办的技能竞赛中获奖，牵头负责多个科研项目并取得成果，包括1项发明专利，多次参与中国移动集团公司参数等各类标准规范的制定，具有非常丰富的理论和一线实践工作经验。

目录

第1章 NB-IoT发展历程 / 2

1.1 物联网技术分类 / 3

1.1.1 物联网无线通信技术 / 3

1.1.2 UNB、LoRa技术发展历程 / 4

1.1.3 LTE-M、EC-GSM和NB-IoT演进 / 6

1.2 物联网技术特征 / 8

1.2.1 非授权频谱物联网技术 / 8

1.2.2 授权频谱物联网技术 / 11

第2章 物理层 / 15

2.1 NB-IoT物理层 / 16

2.1.1 NB-IoT物理层 / 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物理层 / 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关键技术 / 45

3.1 窄带物联网产业需求 / 46

3.1.1 现有物联网技术 / 46

3.1.2 NB-IoT技术概述 / 47

3.2 覆盖增强技术 / 49

3.2.1 覆盖增强技术概述 / 49

3.2.2 下行重传带来的覆盖增强 / 50

3.2.3 功率谱密度对覆盖能力的增强 / 52

3.2.4 上行重传带来的覆盖增强 / 54

3.2.5 eMTC覆盖增强技术 / 55

3.3 低成本技术 / 56

3.4 低功耗技术 / 58

3.4.1 NB-IoT终端低功耗技术的实现方式 / 58

3.4.2 PSM功能 / 61

3.4.3 eDRX功能 / 63

3.4.4 信令简化与数据传输优化 / 65

3.5 大连接技术 / 66

3.5.1 单小区连接能力计算 / 67

3.5.2 PRACH信道容量规划 / 68

3.5.3 PDSCH信道容量规划 / 70

3.5.4 PUSCH信道容量规划 / 71

3.6 后续增强功能 / 72

第4章 NB-IoT移动性管理 / 76

4.1 NB-IoT网络结构 / 77

4.1.1 蜂窝物联网网络结构 / 77

4.1.2 NB-IoT传输方式 / 78

4.1.3 NB-IoT传输路径 / 87

4.2 NB-IoT移动性管理 / 89

4.2.1 NB-IoT移动性管理 / 89

4.2.2 LTE网络的寻呼管理 / 90

4.2.3 NB-IoT寻呼管理 / 95

第5章 NB-IoT网络规划管理 / 100

5.1 NB-IoT网络规划 / 101

5.1.1 NB-IoT网络架构 / 101

5.1.2 NB-IoT网络规划过程 / 103

5.1.3 NB-IoT链路预算 / 108

5.1.4 NB-IoT性能测算 / 111

5.2 NB-IoT频率规划 / 117

5.2.1 部署方式选择与频率规划 / 117

5.2.2 缓冲区频率规划 / 120

5.2.3 2G退频后承载能力分析 / 125

第6章 NB-IoT应用实践 / 134

6.1 NB-IoT现场应用分类 / 135

6.1.1 物联网应用发展现状 / 135

6.1.2 NB-IoT主要应用分类 / 136

6.1.3 NB-IoT现有主要应用简述 / 137

6.2 NB-IoT实践案例 / 140

6.2.1 NB-IoT成熟实践案例 / 140

6.2.2 NB-IoT全域覆盖规划 / 146

缩略语 / 150

参考文献 / 155

前言/序言

　　伴随大规模物联网需求的产生及移动通信技术的不断发展，通信领域的连接需求正在从人扩展到物。根据相关预测，至2020年，中国物联网连接数量将达百亿，其总体市场规模可超过1万亿人民币。此外，物联网应用领域也逐渐明晰，从个人穿戴设备到智能家居市场，从智慧城市到物流管理等。物联网的出现将实现这些行业的数字化升级及全流程的信息监控与采集，从而引发整个社会的革命性变化。

　　本书从窄带物联网的发展历程入手，系统地阐述了窄带物联网的物理层的上下行物理信道；结合LTE网络技术展开NB-IoT覆盖增强、低成本、低功耗、大连接等关键技术的分析；介绍NB-IoT网络结构与移动性管理的技术细节；通过窄带物联网网络规划中的链路预算、性能测算等具体工作，展开NB-IoT频率规划以及2G退频的承载能力分析；最后结合现网已实施的成熟案例演示窄带物联网的实施效果。

　　本书主要由郭宝、张阳、顾安、刘毅编写，参加本书编写和校对工作的同志还有徐晓东、李秋香、沈骜、沈金虎、刘极祥、何珂、石建、吕芳迪、王明君、刘波、李武强、仇勇、张建奎、王国治、徐林忠、刘少聪、刘大洋、秦焱、周徐、王晓琦、陈向前、孙磊、卞恒坤、陈平、白彪玉、李超超等。此外，中兴通讯的陈波、弥岳峰对本书的出版也给予了大力支持。

　　由于窄带物联网系统刚开始建设优化，实践经验相对不足，各种优化算法及优化经验尚在摸索整理中，书中难免存在不妥之处，请读者原谅，并提出宝贵意见。

《万物互联NB-IoT关键技术与应用实践》 内容概述 本书深入剖析了窄带物联网（NB-IoT）技术的核心原理、关键技术细节以及在各行各业的广泛应用实践。全书结构清晰，逻辑严谨，旨在为读者构建一个全面、深入的NB-IoT知识体系，并提供可借鉴的实战经验。 第一部分：NB-IoT技术基础 第一章：物联网与蜂窝物联网概述 物联网（IoT）的定义、发展历程与挑战： 追溯物联网概念的起源，梳理其从概念到实际应用的演进过程，并分析当前物联网发展面临的技术瓶颈、成本压力、功耗限制、安全性以及互联互通的挑战。 蜂窝物联网（CIoT）的兴起与必要性： 阐述为何传统的蜂窝网络在满足物联网需求方面存在不足，引出蜂窝物联网的概念，以及它如何通过技术演进和网络优化来适应海量连接、低功耗、低成本的物联网场景。 NB-IoT技术定位与优势： 详细介绍NB-IoT作为一种低功耗广域网（LPWAN）技术的独特市场定位，着重分析其在连接密度、覆盖范围、功耗表现、成本控制、安全性等方面的核心优势，解释为何它能成为解决大规模物联网连接问题的关键技术。 NB-IoT与其他LPWAN技术的对比分析： 将NB-IoT与LoRa、Sigfox等其他主流LPWAN技术进行多维度对比，包括技术体制（授权频谱 vs. 非授权频谱）、网络架构、数据传输速率、功耗、成本、生态系统成熟度、应用场景等，帮助读者理解NB-IoT的市场选择和技术特点。 第二章：NB-IoT的关键技术解析 3GPP标准演进与NB-IoT的诞生： 回顾3GPP在LTE标准演进过程中为物联网需求所做的技术贡献，重点介绍Release 13标准中NB-IoT（Narrowband Internet of Things）的正式定义，以及后续Release 14、Release 15等版本对NB-IoT性能的持续优化和功能增强。 窄带技术与信道编码： 深入解析NB-IoT为何采用“窄带”这一核心技术。详细讲解窄带传输的优势，如更高的频谱效率、更强的抗干扰能力、更低的功耗。阐述其采用的先进信道编码技术，例如低密度奇偶校验码（LDPC）和卷积码（Convolutional Codes），分析这些编码技术如何在复杂无线环境下保证数据的可靠传输。 多普勒效应补偿： 探讨NB-IoT在移动场景下的应用挑战，特别是多普勒效应对信号传输的影响。详细介绍NB-IoT所采用的多普勒效应补偿技术，例如通过特殊的信号设计和接收端算法来抵消或减弱移动速度带来的频率偏移，确保移动终端数据传输的稳定性。 功耗优化技术： NB-IoT的核心竞争力之一在于其极低的功耗。本节将剖析实现这一目标的关键技术，包括： PSM（Power Saving Mode）： 讲解PSM模式如何让终端在不需要通信时进入深度睡眠状态，大幅降低静态功耗，同时保留网络注册信息，以实现快速唤醒。 eDRX（extended Discontinuous Reception）： 介绍eDRX技术如何通过延长终端接收寻呼消息的时间间隔，减少寻呼响应次数，从而降低动态功耗。 终端设计优化： 分析NB-IoT终端芯片在集成度、射频功耗、基带处理功耗等方面的优化设计，以及如何通过低功耗元器件的选择和电源管理策略来进一步降低整体功耗。 覆盖增强技术： NB-IoT的高覆盖能力是其广泛应用的基础。本节将详细介绍实现这一目标的技术手段： Repetition（重传）： 讲解NB-IoT如何通过多次重复发送相同的数据包来增加信号的接收概率，尤其是在信号弱的区域。 Narrow Bandwidth（窄带宽）： 重申窄带技术的优势，分析窄带如何在有限的频谱资源下实现更高的信号增益。 In-band, Guard-band, Stand-alone部署模式： 阐述NB-IoT灵活的部署模式，包括与LTE共用频谱（In-band）、在LTE保护带部署（Guard-band）以及独立部署（Stand-alone），分析不同部署模式对覆盖和网络资源的影响。 特殊信号设计： 介绍NB-IoT在物理层设计中采用的一些特殊信号，例如用于同步和导频的信号，这些信号有助于基站更好地识别和跟踪弱信号。 网络架构与信令流程： NB-IoT终端： 描述NB-IoT终端的组成，包括射频模块、基带芯片、处理器、传感器接口等。 基站（eNodeB）： 介绍NB-IoT基站在LTE网络中的集成方式，以及其为NB-IoT终端提供的网络接入和无线资源管理功能。 核心网（EPC）： 阐述NB-IoT接入LTE核心网的信令流程，包括注册、鉴权、会话建立、数据传输等关键环节。 协议栈： 梳理NB-IoT终端的完整协议栈，从物理层到应用层，重点分析MAC、RLC、PDCP、RRC等协议层在NB-IoT中的具体实现和优化。 第二部分：NB-IoT应用实践 第三章：智慧城市领域的NB-IoT应用 智能抄表（水、电、气）： 详细阐述NB-IoT如何革新传统的水、电、气表读数方式。介绍智能抄表的系统架构，包括智能终端、NB-IoT网络、数据平台和应用平台。分析其带来的效益，如远程自动抄表、数据实时上传、漏损检测、远程控制、账单自动化等，以及在数据安全和隐私保护方面的考量。 智能停车： 探讨NB-IoT在解决城市停车难问题中的应用。介绍基于NB-IoT的智能停车传感器如何监测车位状态，并通过NB-IoT网络将信息实时传输至云平台。分析该方案如何实现车位信息发布、反向寻车、停车位预定、无感支付等功能，提升停车效率，缓解交通拥堵。 智能路灯： 阐述NB-IoT在智慧路灯管理中的作用。介绍智能路灯控制器的功能，如远程开关、亮度调节、故障监测。分析NB-IoT如何实现路灯的按需照明、节能管理、故障预警和集中运维，并可扩展集成环境监测、信息发布等功能。 环境监测（空气质量、噪音、水质）： 介绍NB-IoT传感器如何部署于城市各个角落，实时采集空气质量、噪音、水质等环境数据。分析NB-IoT的低功耗、广覆盖特性如何支持大规模传感器的部署，以及如何通过数据分析为城市环境治理提供决策支持。 智能垃圾桶： 探讨NB-IoT在提升城市垃圾管理效率方面的应用。介绍智能垃圾桶如何通过传感器监测垃圾填充量，并通过NB-IoT网络上报数据。分析其如何实现垃圾收集的动态调度，优化清运路线，减少人力成本和资源浪费。 第四章：工业物联网（IIoT）与智慧农业中的NB-IoT应用 工业设备远程监控与预测性维护： 详细介绍NB-IoT在工业现场的应用。分析如何通过NB-IoT连接工业传感器和控制器，实现对生产设备运行状态、关键参数的实时监控。重点讲解如何基于采集的数据进行故障预测和提前维护，减少非计划停机，降低维护成本。 智慧农业（环境监测、灌溉控制、资产追踪）： 探讨NB-IoT在现代农业中的赋能作用。 环境监测： 介绍NB-IoT传感器如何监测土壤湿度、温度、光照强度、降雨量等农业生产关键环境参数。 智能灌溉： 分析如何基于环境数据和作物模型，通过NB-IoT网络实现远程、精准的自动化灌溉，节约水资源，提高作物产量。 资产追踪： 探讨NB-IoT如何用于农用设备、牲畜、温室大棚等资产的定位和状态监测。 智能仓储与物流： 介绍NB-IoT在仓储管理和物流追踪中的应用。分析如何通过NB-IoT连接仓储内的传感器，实时监测库存、温湿度、安全状态。探讨NB-IoT标签在货物追踪、状态上报、防损防盗等方面的应用，提升物流效率和透明度。 第五章：其他领域的NB-IoT应用与发展趋势 智能家居： 介绍NB-IoT在智能家居设备连接中的潜力，例如智能门锁、烟雾报警器、环境传感器等，以及它们如何通过NB-IoT实现低功耗、远程控制和数据上报。 智能穿戴设备： 探讨NB-IoT在部分智能穿戴设备中的应用，特别是对功耗要求高、数据量小的设备，如健康监测手环、儿童定位器等。 NB-IoT与5G协同发展： 分析NB-IoT与5G网络的关系，探讨NB-IoT在5G时代的角色，例如作为5G网络的一个重要组成部分，服务于海量连接和低功耗场景，以及NB-IoT与5G NR（New Radio）之间的技术融合和演进方向。 NB-IoT安全挑战与应对策略： 深入探讨NB-IoT在安全性方面可能面临的挑战，包括接入安全、数据传输安全、设备安全和隐私保护。提出相应的应对策略，例如加密技术、安全认证、访问控制、固件更新安全等。 NB-IoT的未来发展方向： 展望NB-IoT技术未来的发展趋势，包括性能提升（如eMTC的融合）、应用场景的拓展、与边缘计算的结合、低成本解决方案的进一步优化、以及在全球物联网生态系统中的演进。 本书特色 技术深度与广度兼备： 既有对NB-IoT核心技术原理的深入剖析，也涵盖了其在各个行业的广泛应用实践。 理论与实践相结合： 结合大量实际案例，展示NB-IoT技术如何落地解决实际问题，为读者提供可操作的指导。 前瞻性视角： 关注NB-IoT与5G等新兴技术的协同发展，预判技术未来趋势。 面向读者广泛： 适合物联网领域的研发工程师、技术经理、产品经理，以及对NB-IoT技术感兴趣的研究生、高校师生和行业从业者。 结语 《万物互联NB-IoT关键技术与应用实践》是一本致力于为读者提供全面、深入、实用的NB-IoT知识的著作。通过阅读本书，读者将能够深刻理解NB-IoT的核心技术优势，掌握其在不同领域的应用方法，并为未来的物联网项目开发提供坚实的技术基础和丰富的实践经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字让我联想到一个充满无限可能的世界，一个万物皆有灵、皆可沟通的时代。想象一下，家中冰冷的电器突然变得体贴入微，能够在你回家前调节好温度；远在千里之外的农田，传感器实时监测着土壤的湿度和养分，为你推送最恰当的耕种建议；城市中的交通信号灯能够根据实时车流量智能调整，让拥堵成为历史……NB-IoT，这个名字虽然听起来有些技术感，但它所描绘的未来图景却如此亲切和令人兴奋。我好奇地翻开这本书，希望能够一窥这项技术是如何将这些科幻般的想象一步步变为现实的。它是否真的能让那些曾经沉默的“物”开口说话，让它们之间的互动变得如此便捷和高效？这本书会如何描绘 NB-IoT 在能源管理、智能家居、智慧城市等各个领域的应用细节，又会如何解答我们对数据安全、功耗控制等实际问题的疑虑？我期待着这本书能够打开我的视野，让我看到一个更加智能、更加互联的未来。

评分☆☆☆☆☆

从书名来看，这本书似乎在探讨一个宏大的主题——万物互联。而 NB-IoT 作为实现这一目标的关键技术，其重要性不言而喻。我希望这本书能够为我打开一扇通往未来的窗户，让我看到一个更加智能化、更加互动的世界。我尤其好奇 NB-IoT 是如何解决物联网部署中普遍存在的成本高、功耗大、覆盖差等问题的。它是否能够以一种更经济、更高效的方式，将海量的设备连接到网络中？我也会对书中关于 NB-IoT 在不同应用场景的细节描绘非常感兴趣，比如它如何被应用于智能抄表、智能家居、智慧城市、工业物联网等领域。是否会包含一些实际的案例分析，展示 NB-IoT 在解决实际问题中的优势和作用？我期待这本书能够带领我深入了解 NB-IoT 的核心技术，并为我勾勒出物联网技术未来发展的广阔前景。

评分☆☆☆☆☆

初读这本书，我的脑海中便浮现出一些非常具体的生活场景，并且都在思考NB-IoT如何能够解决其中的痛点。比如，家里的老人在独自居住时，我们总是担心他们的安全。如果有一个智能设备，能够监测到老人的活动异常，比如长时间没有起身，或者有摔倒的迹象，并且能及时向我们发出警报，那将是多么令人安心的事情。再比如，我曾听说过一些智能水表和电表，它们能够自动上报数据，省去了抄表员的麻烦。但我更想知道的是，NB-IoT在这类设备的应用中，是如何实现低功耗、广覆盖和高可靠性的？它是否能够解决传统物联网技术在成本和部署上的难题，让这些智能化的功能真正走进千家万户，而不是只停留在实验室或少数试点项目中？我特别希望这本书能够深入浅出地解释NB-IoT的技术原理，用通俗易懂的语言阐述其核心优势，并提供一些真实的案例分析，让我能够更直观地理解这项技术是如何改变我们生活的方方面面。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个对技术本身充满好奇的读者来说，这本书的“关键技术”部分无疑是最吸引我的地方。我渴望了解 NB-IoT 的底层逻辑，它究竟是如何在众多的无线通信技术中脱颖而出，成为万物互联的“宠儿”？这其中涉及到哪些核心的通信协议和技术标准？比如，它是如何做到如此低的功耗，让那些部署在偏远地区、难以频繁充电的传感器能够长时间稳定工作的？又是如何实现如此广泛的覆盖，能够穿透墙壁，连接到那些信号不佳的角落？此外，我也会对它的网络架构、数据传输方式以及安全保障机制产生浓厚的兴趣。这本书是否会深入探讨这些技术细节，并用清晰的图示或表格来辅助说明？我希望它能提供一些关于 NB-IoT 模组、基站以及云平台之间协作机制的详尽解读，让我能够对整个技术生态有一个全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直关注着科技的发展趋势，特别是物联网（IoT）领域。NB-IoT作为其中的一个重要分支，其在实际应用中的落地情况是我非常感兴趣的部分。这本书的书名中包含了“应用实践”几个字，这正是我所期待的。我希望这本书不仅仅停留在技术理论的层面，而是能够深入到具体的行业应用中，比如智慧农业、智慧物流、智能抄表、环境监测等。我想了解 NB-IoT 是如何在这些领域解决实际问题的，它带来了哪些具体的效益和价值。例如，在智慧农业中，NB-IoT是如何帮助农民实现精准灌溉、病虫害预警的？在智慧物流中，它又是如何实现货物追踪、仓储管理的？我希望书中能够提供丰富的案例研究，展示 NB-IoT 在不同场景下的成功部署和应用效果，甚至能够包含一些在实践中遇到的挑战以及如何克服这些挑战的经验总结。

评分☆☆☆☆☆

不错的书，工作刚好用的上，哈哈哈哈

评分☆☆☆☆☆

很棒棒哒很棒棒哒很棒棒哒很棒棒哒很棒棒哒

评分☆☆☆☆☆

物流很快，纸质也不错

评分☆☆☆☆☆

物流快，书好

评分☆☆☆☆☆

挺好的一本书，收获很大

评分☆☆☆☆☆

开卷有益，博览群书，前沿科技。专业用书。

评分☆☆☆☆☆

此书不错，内容详尽。

评分☆☆☆☆☆

基础入门书籍，

评分☆☆☆☆☆

物联网推荐书籍