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目前，国内三大运营商都推出了自己的NB-IoT商用网络，建立了大量的NB-IoT基站，也公布了资费标准和套餐。NB-IoT“一统天下”是不太可能的。因为应用场景的不同，所以物联网的技术需求还是会朝多元化方向发展。也就是说，未来的物联网，一定是多种技术标准共存，共同发挥作用，不可能是某一家完全垄断。移动通信技术一直在不断发展进步，各国在通信标准制定上都积极参与，争取话语权。从2G到4G，移动通信网络不断更新换代。
G通信标准GSM（Global System For Mobile Communications，全球移动通信系统），是由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。它的空中接口采用时分多址技术。自20世纪90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。
2G通信网络结构拓扑
MSC（Mobile Switching Center）是移动交换中心，BSC（Base StationController）指的是基站控制器。基站子系统BSS可分为两部分，即通过无线接口与移动台相连的基站收发信台（BTS），以及与移动交换中心相连的基站控制器（BSC）。BTS负责无线传输、BSC负责控制与管理。一个BSS系统由一个BSC与一个或多个BTS组成，BSS子系统可由多个BSC和BTS组成。
GPRS通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service），是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续，被称为2.5G，即介于二代和三代移动通信技术之间的技术。GPRS访问速率理论上最快可以达到171.2Kbps。EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution）是增强型数据速率GSM演进技术，也是一种GSM到3G的过渡技术，它能够充分利用现有GSM资源，比GPRS更加优良，因此被称为2.75G技术，理论速率最高可达473.6Kbps。SGSN和GGSN都属于核心网的PS，负责走数据业务，例如彩信、上网等。SGSN提供网络介入功能，分组路由和转发，以及GPRS的移动性能管理。GGSN为MS访问外部网络提供网关功能。
模拟数字通信系统拓扑结构
UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，环球移动通信系统），属于第三代通信技术（3G）的一种，是TDSCDMA（移动3G）和WCDMA（联通3G）的统称。
HSPA（High-Speed Packet Access，高速数据信息包接入/存取技术），是一种建立在UMTS基础之上，对现存UMTS进行扩展和改进的通信协议。
ISDN（Integrated Service Digital NetWork，综合业务数字网），是电话网络与数字网络结合而成的一种网络，它提供了端到端的数字连接，用来提供语音业务和非语音业务等各种服务。
无线网络子系统（RNS - Radio Network Subsystem）包括在接入网中控制无线电资源的无线网络控制器（RNC）。RNC具有宏分集合并能力，可提供软切换能力。每个RNC可覆盖多个NodeB。NodeB实质上是一种与基站收发信台等同的逻辑实体，它受RNC控制，提供移动设备（UE）和无线网络子系统（RNS）之间的物理无线链路连接。同样，基站系统（BSS）由基站控制器构成，基站控制器控制一个或多个基站收发信台，与NodeB不同，每个BSS对应于一个蜂窝。
3G通信网络拓扑
第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术，即4G技术。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。
4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性。
4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层和应用网络层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。中间环境层的功能有QoS映射、地址变换和完全性管理等
物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，它使提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。
PSTN ( Public Switched Telephone Network，公共交换电话网络)，是一种常用电话系统，即日常生活中常用的电话网。公共交换电话网络是一种全球语音通信电路交换网络，包括商业的网络和政府拥有的网络。
4G通信网络拓扑
从GPRS到LTE，移动网速越来越快。到了4G时代，移动通信网络的发展出现了分支。一边是大流量，一边是小数据，一边是移动宽带，一边是物联网。
移动通信技术分支
从2G到4G，移动通信网络都只是为了连接人而生。但随着万物互联时代的到来，移动通信网络需面向连接物而演进。
为此，3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）在Release 13制定了NB-IoT标准来应对现阶段的物联网需求，在终端支持上也多了一个与NB-IoT对应的终端等级cat-NB1。
NB-IoT窄带物联网节能原理
NB-IoT属于低功耗广域网（LPWAN），其设计原则都是基于物联网特点和使用场景为基础。
首先，相比传统的2G/3G/4G网络，物联网主要有以下三大特点：
● 懒：终端都很“懒”，大部分时间在“睡觉”，每天传送的数据量极低，且允许一定的传输延迟（比如智能水表）。
● 静止：并不是所有的终端都需要移动性，大量的物联网终端长期处于静止状态。
● 上行为主：与人的连接不同，物联网的流量模型不再是以下行为主，可能是以上行为主。
这三大特点支撑了低速率和传输延迟上的技术折中，从而实现覆盖增强、功耗降低、成本减少的蜂窝物联网。
NB-IoT的三大特点
减少信令开销降低功耗
NB-IoT信令流程基于LTE设计去掉了一些不必要的信令，在控制面和用户面均进行了优化。其中，UE（User Equipment）是用户设备，eNB是无线通信基站，EPC（Evolved Packet Core）是分组核心网。
LTE信令流程
窄带物联网NB-IoT信令流程1
窄带物联网NB-IoT信令流程2
PSM & eDRX节能模式
DRX（extended Discontinuous Reception，不连续接收）和PSM（PowerSaving Mode，节能模式）是NB-IoT的两大省电技术。
手机（终端）和网络不断传送数据是很费电的。如果没有DRX，即使我们没有用手机上网，手机也需要不断地监听网络（PDCCH子帧），以保持和网络的联系，这导致手机耗电很快。因此，在LTE系统中设计了DRX，让手机周期性地进入睡眠状态（sleep state），不用时刻监听网络，只在需要的时候，将手机从睡眠状态中唤醒进入wake up state后才监听网络，以达到省电的目的。eDRX意味着扩展DRX周期，意味着终端可睡更长时间，更省电。
DRX与PSM节能模式
睡眠唤醒模式的短DRX周期和长DRX周期
一些物联网终端本来就很懒，长期睡眠，而在PSM模式下，相当于关机状态，所以更加省电。
其原理是，当终端进入空闲状态，释放RRC连接后，开始启动定时器T3324，当T3324终止后，进入PSM模式，并启动T3412（周期性TAU更新）。在此期间，终端停止检测寻呼和执行任何小区/PLMN选择或MM流程，此时，网络无法发送数据给终端或寻呼终端，网络与终端几乎失联（终端仍注册在网络中）。只有当周期性TAU更新定时器超时后，才退出PSM模式。这个定时器可设置最大12.1天。
NB-IoT PSM模式工作过程
NB-IoT通信系统拓扑结构
无线通信系统拓扑结构中提到，无线通信系统由核心网、接入网和空中接口几部分组成。
1．核心网
为了将物联网数据发送给应用，蜂窝物联网（CIoT）在EPS中定义了两种优化方案：CIoT EPS用户面功能优化（User Plane CIoT EPS optimisation）和CIoTEPS控制面功能优化（Control Plane CIoT EPS optimisation）。
2．接入网
NB-IoT的接入网架构与LTE一样。eNB通过S1接口连接到MME/SGW，只是接口上传送的是NB-IoT消息和数据。尽管NB-IoT没有定义切换，但在两个eNB之间依然有X2接口。X2接口使能UE在进入空闲状态后，快速启动恢复流程，接入到其他eNB。
3．频段NB-IoT沿用LTE定义的频段号，Release 13为NB-IoT指定了14个频段。
运营商窄带物联网频段分配
