什么是NB-IoT？
2013年，部分厂商、运营商开始发展窄带蜂窝物联网①，到2015年9月通过将NB-CIoT和NB-LTE②两种技术方案相融合，NB-IoT正式诞生。
NB-IoT是指窄带互联网（Narrow Band Internet of Things）技术，是5G低功耗广域网（LPWAN）的重要组成部分，基于已有的LTE网络技术③改造而成。NB-IoT用于连接使用无线蜂窝网络的各种智能传感器和设备，聚焦低功耗、广覆盖物联网场景，在发布初期迅速扩展。但是，经过几年的市场应用，NB-IoT产品由于功耗、网络覆盖、商业模式等问题，并未获得预期的市场份额。
什么是4G Cat.1？
4G指第4代移动通信技术，Cat表示LTE UE-Category④，3GPP⑤定义了多个UE-Category级别，级数越高，上下行速率的峰值越大，通常日常生活中所提到的4G，指的是4G Cat.4。而4G Cat.1于2009年3月被正式提出，兼顾速率、功耗和成本，并借助 LTE 的网络的广覆盖，比 Cat.4 更适合中速率场景的网络连接需求。
△ UE-Category各级别上下行速率峰值
在工业物联网传感器应用场景中，哪种网络连接方式更适合？工业物联网传感器的理想需求应当是：低成本、高速率、低功耗、网络稳定、支持海量链接……
△ 通信技术发展历程及应用场景
得益于目前芯片技术的发展，NB-IoT与4G Cat.1终端，包括芯片、模组、电池以及基站等，均已全面实现国产化。随着物联网行业的发展，NB-IoT或4G Cat.1终端入网量逐年增加，各大通信模组厂商，例如移远、广和通、芯讯通等均推出了相应的通信模组产品。目前市场上两种模组的单价基本可以控制在50元以下，在运营商的大规模招标项目中，价格甚至可达到20元以下。其中，NB-IoT模组单价还要略低于4G Cat.1模组。
速率
NB-IoT为窄带互联网，其上行峰值速率和下行峰值速率⑥均为250kbps，而4G Cat.1属于中速率网络，其上行峰值速率为5.2Mbps，下行峰值速度为10.3Mbps。可见4G Cat.1的峰值上、下行速率分别为NB-IoT的20倍和40倍。
在实际的测试中，以发送80k数据量（3轴温振一体传感器1个典型原始波形数据包的大小）为例：NB-IoT终端的入网和发送时间约120s，4G Cat.1终端的入网和发送时间则约为18s。显然，两者相比，使用4G Cat.1通信方式的终端设备可以支持更快速的数据发送。此外，当单个基站接入多台终端设备时，数据传输速率会存在一定程度的降低。实测中单个基站同时连接40台NB-IoT终端设备，发送80kB数据，最长发送时间可达10min以上。
NB-IoT在发布初期便将低功耗作为其主要特性之一，在实际的测试中发现，NB-IoT终端设备在25℃信号良好的条件下，发送数据时的峰值电流约700mA，平均电流约170mA，以发送80k数据量为例，消耗的能量约为20mWh；而同样条件下4G Cat.1终端设备发送数据时的峰值电流可达1.6A左右，平均电流约65mA，同样发送80k数据，消耗的能量约为1.2mWh。可见，虽然4G Cat.1在发送过程中的峰值电流约为NB-IoT峰值电流的2倍，但由于其通信速率更高，发送同样的数据包，4G Cat.1的能量消耗仅为NB-IoT的十几分之一。
△ 4G Cat.1 功耗测试
△ NB-IoT 功耗测试
2.计算公式：
功耗*供电电压=能量
4G Cat.1基于现有的LTE网络，经过多年的4G网络建设，LTE网络在全球特别是中国有着良好的覆盖，运营商只需要配置基站参数，即可实现Cat.1的设备接入。而NB-IoT需要新建基站，导致其网络覆盖率远低于LTE网络，特别是在远离市区的工业厂区内，NB-IoT终端设备无法联网通信的情况目前仍大量存在。
NB-IoT模组相比4G Cat.1模组的硬件成本略低，但在网络覆盖率、传输速率、功耗方面，则是4G Cat.1通信方式更占优势。对于小数据流，市区内应用场景，如民用水表、电表、燃气表的数据发送，基于NB-IoT可以使用NB-IoT的通信方式，但在工业物联网应用场景中，特别是数据量较大的情况，如振动波形原始数据、电流波形原始数据的发送，4G Cat.1通信方式则是更优的选择。
注释（来源：网络）
① 窄带蜂窝物联网：即现在的NB-IoT，Narrow Band Internet of Things的简称，构建于蜂窝网络，是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWAN）。
② NB-CIoT和NB-LTE：均为NB-IoT发展历程中的一种。
NB-IoT发展历程：
· 2013年，业内相关厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展，起名为ITE-M；
· 2014年由沃达丰、中国移动、orange、意大利电信、华为、诺基亚等公司支持的ITE-M在3GPP Geran工作组立项，被重新命名为Cellular IoT；
· 2015年，华为和高通共同宣布了NB-CIoT方案；同年8月爱立信联合几家公司提出了NB-LTE概念；
· 2015年9月，NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合，NB-IoT正式诞生。
③ LTE网络技术：Long Term Evolution，长期演进，是无线数据通信技术标准，是由3GPP组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System的简称，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。
④ LTE UE-Category：LTE指的是4GLTE网络、UE是指用户设备、Category翻译为等级。通顺解释就是，用户设备能够支持的4G LTE网络传输速率的等级，也可以说成是4G网络速度的一个技术标准。
⑤ 3GPP：全称为3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划。成立于1998年12月，由多个电信标准组织伙伴共同签署，目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡，保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。
⑥ 上行峰值速率和下行峰值速率：上行速率是指移动终端给基站发送信息时的数据传输速率，比如手机、笔记本等无线终端给基站传输数据速率；下行速率是指基站向移动终端发送信息时的传输速率，比如手机或笔记本等无线终端从基站或者网络下载数据的速率。
