第4章连接技术

这一章节的重点是 NB-IoT 和 LoRa/LoRaWAN。它主要解决的问题是：物联网设备到底通过什么技术接入网络，以及不同连接技术适合什么应用场景。

一、本章总体框架

这份 PPT 的重点可以分成两大部分：

NB-IoT 技术
- NB-IoT 的定义；
- NB-IoT 的技术特点；
- NB-IoT 的网络架构；
- NB-IoT 的部署方式；
- NB-IoT 的上下行信道。
LoRa 与 LoRaWAN
- LoRa 和 LoRaWAN 的关系；
- LoRaWAN 的系统架构；
- LoRaWAN 的三类终端设备；
- LoRaWAN 的网关和服务器；
- LoRaWAN 的入网模式；
- LoRa 与 NB-IoT 的对比。

这一章最容易考的是：

NB-IoT 的技术特点、部署模式、网络架构； LoRa 和 LoRaWAN 的区别； LoRaWAN 的 Class A/B/C； LoRaWAN 网络架构； ABP 和 OTAA 入网方式。

二、为什么物联网需要“连接技术”？

PPT 开头强调：

连接是物联网的基本特性之一，也是物联网操作系统的基本需求之一。

物联网的核心不是单个设备独立运行，而是大量设备能够采集数据、上传数据、接收控制命令，并和云平台、手机 App、其他设备进行交互。

所以物联网系统必须解决两个问题：

设备怎么连上网络？
设备连上网络后怎么传数据？

其中：

NB-IoT、LoRa、Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 属于连接方式；
MQTT、CoAP、LwM2M 属于通信协议。

可以简单理解：

连接技术解决“路怎么通”；通信协议解决“路通之后按什么规则说话”。

三、物联网通信环境的特点

物联网通信环境比普通互联网复杂得多，主要原因有：

设备数量巨大；
设备类型复杂；
设备资源受限；
很多设备靠电池供电；
有些设备部署在地下、野外、楼宇深处；
通信数据通常比较小，但设备数量多；
不同应用对实时性、功耗、成本要求不同。

因此，物联网中不会只有一种通信技术，而是多种技术并存。

例如：

技术	适合场景
蓝牙	近距离、低功耗、个人设备
Wi-Fi	高速率、家庭或办公网络
ZigBee	智能家居、低功耗组网
NB-IoT	广覆盖、低功耗、运营商网络
LoRa	远距离、低功耗、自建网络

四、华为物联网平台支持的主要协议

PPT 中列出了华为物联网平台支持的几种主要协议：

LwM2M；
CoAP；
MQTT。

这部分虽然属于协议内容，但在本章中用于说明不同连接场景对应不同通信协议。

1. LwM2M

LwM2M 是 OMA 定义的设备管理应用层协议。

特点：

主要用于资源受限的嵌入式设备；
常用于 NB-IoT 设备接入平台；
适合低功耗、广覆盖、实时性要求不高的场景。

典型场景：

智能水表；
智能燃气表；
智能停车；
远程监控终端。

2. CoAP

CoAP 是面向资源受限设备和受限网络的 Web 传输协议。

特点：

基于 UDP；
请求/响应模式；
支持资源发现；
适合低功耗设备。

典型场景：

NB-IoT 设备接入；
低功耗传感器；
业务实时性要求不高的设备。

3. MQTT

MQTT 是轻量级发布/订阅协议，构建在 TCP/IP 之上。

特点：

长连接；
可靠性较高；
适合实时性要求较高的设备；
支持云端反向控制设备。

典型场景：

智能路灯；
设备状态实时上报；
云平台下发控制命令；
长连接在线设备。

五、NB-IoT 是什么？

NB-IoT 全称是：

Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝的窄带物联网。

它是一种低功耗广域物联网通信技术，依托运营商蜂窝网络，适合大量低功耗设备接入。

PPT 中强调 NB-IoT 是现阶段发展较快的无线物联网通信技术之一，具有：

广域连接；
低成本；
低能耗；
高稳定性。

常见应用方向包括：

工业 4.0；
智慧城市；
智能家居；
智慧农业；
智能抄表；
智慧停车。

六、NB-IoT 的技术特点

PPT 中重点讲了四个特点：

网络覆盖强；
低功耗运行；
低成本；
容量大。

1. 网络覆盖强

NB-IoT 的覆盖能力很强。

PPT 中提到，NB-IoT 设计标准中物联网通信 MCL 定为 164 dB，比 GSM 网络覆盖基础上提升约 20 dB。

你不需要死记这个数字的技术细节，但要知道它说明：

NB-IoT 信号穿透能力强，覆盖范围广，适合地下、室内深处、偏远区域等场景。

例如：

地下水表井；
地下停车场；
楼宇内部；
管道监测；
偏远农业区域。

这些地方普通无线网络可能覆盖不好，而 NB-IoT 更适合。

2. 低功耗运行

NB-IoT 面向大量低功耗终端，很多设备需要电池供电多年。

为了降低功耗，NB-IoT 引入了两种重要机制：

PSM

PSM 全称是：

Power Saving Mode，省电模式。

设备在不通信时进入深度休眠，只在需要上传数据或接收信息时唤醒。

eDRX

eDRX 全称是：

extended Discontinuous Reception，增强型非连续接收。

它允许设备不连续地监听网络，减少接收信号的时间，从而省电。

可以这样理解：

PSM 让设备长时间睡觉； eDRX 让设备少醒几次、少听网络，从而节省电量。

3. 低成本

NB-IoT 的设计目标本来就是低功耗、低带宽、低速率，所以模块可以做得比较简单。

PPT 中提到 NB-IoT 模块支持 FDD 半双工模式，即上行和下行在频率上分开，发送和接收分开处理，这样可以减少硬件复杂度，降低元器件成本。

考试中可以答：

NB-IoT 通过低带宽、低速率、半双工设计等方式降低终端模块复杂度，从而降低设备成本。

4. 容量大

NB-IoT 面向海量物联网终端。

很多 NB-IoT 场景是大量设备定期上传小数据，例如：

水表每天上传几次用水量；
农业传感器定时上传温湿度；
停车传感器上传车位状态。

这些数据量都不大，但设备数量很多。

所以 NB-IoT 的设计重点不是高速率，而是：

支持大量设备低频、小数据量接入。

七、NB-IoT 网络架构

PPT 中讲到 NB-IoT 的网络架构主要沿用 LTE 网络架构，由核心网和无线接入网组成。

整体可以分成五个部分：

UE 终端；
无线网侧；
核心网；
物联网平台；
应用服务器。

1. UE 终端

UE 是 User Equipment，即用户设备或终端设备。

在 NB-IoT 中，UE 可以是：

智能水表；
智能电表；
烟雾报警器；
停车传感器；
农业传感器；
井盖监测设备。

UE 通过空口接入到 LTE 架构基站 eNodeB。

2. 无线网侧

无线网侧主要负责无线接入。

PPT 提到两种组网方式：

Single RAN；
NB-IoT 新建网。

无线网侧主要完成：

空口接入处理；
小区管理；
数据转发。

3. 核心网

核心网主要是 EPC，即 Evolved Packet Core，演进分组核心网。

它承担：

与 UE 非接入层交互；
数据转发；
将数据传到物联网平台。

可以简单理解：

无线网负责设备接入，核心网负责把数据送往平台。

4. 物联网平台

PPT 中列举了多个物联网平台：

中国移动 OneNET；
中国电信物联网开放平台；
中国联通物联网平台；
阿里云物联网平台；
华为 OceanConnect 物联网平台。

物联网平台负责：

设备接入；
设备管理；
数据存储；
数据分析；
命令下发；
应用接口开放。

5. 应用服务器

应用服务器面向具体业务。

例如：

水务公司抄表系统；
停车管理系统；
农业监测系统；
智慧城市平台；
智能家居 App。

八、NB-IoT 网络结构中的关键网元

PPT 中进一步细分了 NB-IoT 网络结构，提到几个关键概念。

1. MME（移动管理节点）

MME 全称是：

Mobility Management Entity，移动管理节点。

它是接入网络的关键控制节点，主要负责控制面相关功能。

例如：

终端接入管理；
移动性管理；
信令控制。

2. SCEF（服务能力开放平台）

SCEF 全称是：

Service Capability Exposure Function，服务能力开放平台。

它是新增网元，支持 Non-IP 类型的数据传输。

这个点比较专业，考试一般知道它是服务能力开放平台即可。

3. S-GW（服务网关）

S-GW 是 Serving Gateway，服务网关。

主要负责用户数据包的路由与转发。

4. P-GW（PDN 网关）

P-GW 是 PDN Gateway，PDN 网关。

它提供 UE 与外部分组数据网络之间的连接接口，同时也与业务计费等功能有关。

5. X2 接口

X2 接口用于 eNodeB 之间的消息命令传输和数据交互。

6. S1 接口

S1 接口连接 eNodeB 和核心网。

它分为控制侧和用户侧：

控制侧：eNodeB 与 MME 之间传输信令；
用户侧：eNodeB 与 S-GW 之间传输用户数据。

九、NB-IoT 的传输方式

PPT 中提到 NB-IoT 支持三种数据类型：

IP；
Non-IP；
SMS。

这说明 NB-IoT 可以根据业务需求选择不同的数据传输方式。

1. 控制侧传输优化

控制侧传输适合小包数据。

PPT 中说，小包数据可以通过 NAS 信令传输到 MME，然后通过 MME 与 S-GW 之间的连接进行传输。

简单理解：

小数据可以走控制面，减少连接建立开销。

2. 用户侧传输优化

用户侧传输通过挂起流程与恢复流程，使 UE 能够从空闲状态快速进入连接状态。

它的目标是减少重复建立承载和安全协商带来的开销。

简单理解：

用户面传输更适合相对正常的数据传输，但要通过优化机制降低小数据传输成本。

十、NB-IoT 的部署模式（🌟）

NB-IoT 有三种部署方式：

独立部署；
保护带部署；
带内部署。

这是考试高频点。

1. 独立部署

独立部署不依靠 LTE 网络基站，可以重新利用 GSM 网络频段。

因为 GSM 一个载波带宽大约 200 kHz，而 NB-IoT 占用约 180 kHz，刚好可以部署。

特点：

独占频谱；
不与现有系统共存；
可以利用重耕后的 GSM 频段。

2. 保护带部署

保护带部署是利用现有 LTE 网络频谱边缘的保护带。

LTE 主频谱边缘往往有未使用的保护频带，NB-IoT 可以部署在其中。

特点：

利用 LTE 频谱边缘空闲资源；
不占用正常 LTE 资源；
适合运营商平滑部署。

3. 带内部署

带内部署是在 LTE 频带内部部署 NB-IoT。

也就是用 LTE 资源块中的一部分来承载 NB-IoT。

特点：

与 LTE 网络共用频谱；
需要运营商在 LTE 网络规划时考虑；
可用多个 NB-IoT 载波替代对应 LTE PRB。

4. 三种部署方式对比

部署方式	位置	特点
独立部署	独立频段，如重耕 GSM 频段	独占频谱，不依赖 LTE
保护带部署	LTE 频谱边缘保护带	利用空闲保护频带
带内部署	LTE 频带内部	与 LTE 共用频谱资源

记忆口诀：

独立部署用旧频段；保护带部署用边缘；带内部署用 LTE 内部资源。

十一、NB-IoT 半双工模式

PPT 中提到 NB-IoT 在 3GPP R13 中定义了半双工模式，包括 Type A 和 Type B。

半双工的意思是：

终端不能同时发送和接收，上行和下行需要分开。

1. Type A

Type A 中，UE 在发送上行信号时，前一子帧下行信号的最后一个符号不接收，用作保护时隙 GP。

可以理解为：

Type A 的保护间隔较短。

2. Type B

Type B 中，UE 在发送上行信号时，前一个子帧和后一个子帧的下行信号都不接收，从而增长保护时隙 GP。

可以理解为：

Type B 的保护间隔更长，更保守。

十二、NB-IoT 上行信道

PPT 中讲了 NB-IoT 上行信道，包括两种物理信道：

NPUSCH；
NPRACH。

1. NPUSCH（Uplink Shared 上行共享）

NPUSCH 全称是：

Narrowband Physical Uplink Shared Channel，窄带物理上行共享信道。

作用：

发送上行数据；
发送上行控制信息。

NPUSCH 支持：

Multi-tone 多音传输；
Single-tone 单音传输。

2. NPRACH（Random Access 随机接入）

NPRACH 全称是：

Narrowband Physical Random Access Channel，窄带物理随机接入信道。

作用：

用于随机接入；
终端通过它发起接入网络请求。

3. NPUSCH 两种格式

PPT 中提到 NPUSCH 支持格式 1 和格式 2。

格式 1（传用户数据）

承载上行共享信道，主要用于上传用户设备数据。

可以通过一个或几个资源块调度，支持两种子载波传输方式。

格式 2（传控制信息）

承载上行控制信息，只能使用 Single-tone 模式。

简单记：

格式 1 传用户数据；格式 2 传控制信息。

十三、NB-IoT 下行信道

NB-IoT 下行定义了三种物理信道：

NPBCH；
NPDCCH；
NPDSCH。

1. NPBCH（Broadcast 广播）

NPBCH 全称是：

Narrowband Physical Broadcast Channel，窄带物理广播信道。

作用：

广播系统信息；
帮助终端了解小区基本信息。

2. NPDCCH（Downlink Control 下行控制）

NPDCCH 全称是：

Narrowband Physical Downlink Control Channel，窄带物理下行控制信道。

作用：

传输下行控制信息；
告诉终端资源调度等控制信息。

PPT 中提到它的处理步骤包括：

加扰；
调制解调；
层映射；
预编码；
资源映射。

3. NPDSCH（Downlink Shared 下行共享）

NPDSCH 全称是：

Narrowband Physical Downlink Shared Channel，窄带物理下行共享信道。

作用：

承载下行数据。

简单记：

广播看 NPBCH，控制看 NPDCCH，数据看 NPDSCH。

十四、LoRa 是什么？

LoRa 是低功耗广域网通信技术中的一种，是 Semtech 公司提出的一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术。

LoRa 的特点：

远距离；
低功耗；
低速率；
低成本；
工作在免授权频段；
适合小数据量传输。

典型应用：

智慧农业；
环境监测；
智能建筑；
物流追踪；
水表抄表；
烟雾报警；
垃圾桶监测。

十五、LoRa 和 LoRaWAN 的关系

这是本章重点。

PPT 明确说明：

LoRaWAN 是 MAC 层，LoRa 是物理层。

也就是说：

LoRa 负责底层无线传输；
LoRaWAN 负责通信协议和网络架构。

可以这样理解：

LoRa 是“无线信号怎么发”； LoRaWAN 是“设备、网关、服务器之间怎么组网和通信”。

LoRa 与 LoRaWAN 对比

项目	LoRa	LoRaWAN
所属层次	物理层	MAC 层/网络协议
作用	实现远距离低功耗无线传输	规定网络架构和通信规则
关注重点	调制、频段、距离、功耗	入网、安全、上下行、终端类别
关系	底层基础	基于 LoRa 构建网络

考试可以直接答：

LoRa 是低功耗远距离无线传输技术，属于物理层；LoRaWAN 是基于 LoRa 的通信协议和系统架构，属于 MAC 层。LoRa 提供底层无线传输能力，LoRaWAN 规定终端、网关、服务器之间的通信方式。

十六、LoRaWAN 的优势

PPT 中列出 LoRaWAN 的优势：

低功耗与长使用寿命；
节省成本；
支持定位服务；
深度穿透；
无须频率许可；
快速搭建和商用；
一站式管理。

1. 低功耗

LoRaWAN 终端可以长时间休眠，只在需要上传数据时唤醒，因此适合电池供电设备。

2. 低成本

LoRaWAN 可以自建网络，不一定依赖运营商网络，网络建设和运营成本较低。

3. 深度穿透

LoRa 信号传输距离远，穿透能力较强，适合建筑物内部、农田、园区等环境。

4. 免授权频段

LoRa 通常工作在免授权频段，不需要像 NB-IoT 那样依赖运营商授权频谱。

十七、LoRaWAN 三种工作模式（🌟）

LoRaWAN 终端设备分为三类：

Class A；
Class B；
Class C。

这是考试重点。

1. Class A：双向终端设备

Class A 是所有 LoRaWAN 设备都必须支持的基本模式。

工作方式：

终端主动发送上行数据；
上行发送后，紧跟两个短暂的下行接收窗口；
服务器只能在这两个窗口中下发数据。

特点：

最省电；
延时较高；
下行控制不够及时。

适合场景：

垃圾桶检测；
烟雾报警；
气体监测；
环境数据采集；
小数据、低实时性场景。

记忆：

Class A 最省电，但服务器要等终端上报后才能下发。

2. Class B：具有确定接收时隙的双向终端设备

Class B 在 Class A 的基础上增加了定时接收窗口。

终端会根据网关下发的信标进行时间同步，然后在指定时间打开接收窗口。

特点：

比 Class A 实时性更好；
比 Class C 更省电；
需要时间同步；
兼顾低功耗和实时性。

适合场景：

阀控水表；
阀控气表；
电表控制；
需要定时下发命令的设备。

记忆：

Class B 有固定接收窗口，兼顾实时性和功耗。

3. Class C：最大化接收时隙的双向终端设备

Class C 几乎一直打开接收窗口，除了发送数据时关闭。

特点：

延时最低；
实时性最好；
功耗最高；
适合有稳定电源的设备。

适合场景：

路灯控制；
工业控制；
需要频繁下行控制的设备。

记忆：

Class C 基本常开接收，实时性最好，但最耗电。

4. Class A/B/C 对比

类型	接收方式	功耗	实时性	典型应用
Class A	上行后打开两个短接收窗口	最低	较差	垃圾桶、烟雾、气体监测
Class B	按指定时间打开接收窗口	中等	中等	阀控水表、气表、电表
Class C	几乎持续接收	最高	最好	路灯控制、实时控制设备

可以背成：

A 最省电，B 折中，C 实时性最好。

十八、LoRaWAN 网关

LoRaWAN 网关的作用是：

将终端节点采集的数据转发给服务器，并完成 LoRa 无线通信方式到网络通信方式的转换。

可以理解为：

终端用 LoRa 和网关通信；网关再通过 IP 网络把数据转发到服务器。

网关主要特点：

星形网络，结构简单；
可靠性较高；
功耗低；
接入能力强；
单网关可容纳大量节点；
兼容性强；
建设和运营成本较低。

十九、LoRa 服务器

PPT 中 LoRa 服务器主要包括：

网络服务器 NS；
应用服务器 AS；
客户服务器 CS。

1. 网络服务器 NS

Network Server，主要负责 LoRaWAN 网络层管理。

例如：

数据包完整性校验；
重复数据过滤；
上下行调度；
网关管理；
终端接入管理。

2. 应用服务器 AS

Application Server，主要负责应用数据处理。

例如：

应用数据加密和解密；
业务数据解析；
传感器数据处理；
与业务系统对接。

3. 客户服务器 CS

Customer Server，可以理解为最终用户侧的业务服务器。

例如：

水务公司平台；
路灯管理系统；
农业监测平台。

二十、LoRaWAN 网络架构

PPT 中 LoRaWAN 网络实体分为四个部分：

End Node；
Gateway；
Network Server；
Application Server。

1. End Node 终端节点

终端节点一般是各种传感器或控制设备。

作用：

数据采集；
状态监测；
开关控制；
上报信息。

例如：

温湿度传感器；
水表；
烟雾报警器；
路灯控制器。

2. Gateway 网关

网关负责收集终端节点数据，并封装转发到服务器。

它是 LoRa 网络和 IP 网络之间的桥梁。

3. Network Server 网络服务器

网络服务器负责 LoRaWAN 网络层处理，尤其是上下行数据包完整性校验。

4. Application Server 应用服务器

应用服务器负责应用层数据处理。

PPT 中提到，AS 主要负责 OTAA 设备的入网激活，以及应用数据的加解密。

5. LoRaWAN 网络架构总结

可以这样描述：

LoRaWAN 网络由终端节点、网关、网络服务器和应用服务器组成。终端节点通过 LoRa 无线方式向网关发送数据，网关将数据转发给网络服务器，网络服务器进行完整性校验和网络管理，应用服务器负责设备入网、应用数据加解密和业务处理。

二十一、LoRaWAN 上行链路和下行链路

PPT 中讲了 LoRaWAN 帧结构，包括上行链路和下行链路。

1. 上行链路

上行链路是指：

传感器或终端节点向服务器发送数据。

数据传输路径：

终端节点 → 一个或多个网关 → 网络服务器 → 应用服务器

例如温湿度传感器把采集到的数据上传到平台，就是上行链路。

2. 下行链路

下行链路是指：

网络服务器向终端设备发送数据或控制命令。

数据传输路径：

服务器 → 一个网关 → 指定终端设备

例如平台下发开灯命令给路灯控制器，就是下行链路。

PPT 中提到，下行链路中每条信息对应的监测设备是唯一确定的，并且只经过一个网关中转。

3. 物理帧结构

PPT 中提到：

Preamble、PHDR、PHDR_CRC 和 CRC 都由硬件生成，不需要软件参与，只有 PHYPayload 需要软件参与。

复习时重点记：

LoRaWAN 帧中，底层物理同步、帧头和校验等很多由硬件处理，软件主要关注有效负载 PHYPayload。

二十二、LoRaWAN 入网模式（🌟）

LoRaWAN 主要有两种入网模式：

ABP；
OTAA。

这是考试重点。

1. ABP：手动激活

ABP 全称是：

Activation By Personalization。

它是一种简单的入网机制，适合私网。

ABP 的核心思想是：

服务器和终端提前保存好入网所需参数，终端启动后可以直接入网。

需要保存三个参数：

DevAddr；
NwkSKey；
AppSKey。

DevAddr

终端设备地址。

用于标识终端设备。

NwkSKey

网络会话密钥。

用于网络层相关安全校验。

AppSKey

应用会话密钥。

用于应用数据加密和解密。

2. ABP 的优缺点

优点：

实现简单；
入网速度快；
适合私有网络；
不需要复杂入网交互。

缺点：

安全性相对较低；
参数预置后不够灵活；
不适合大规模动态网络。

3. OTAA：空中激活

OTAA 全称是：

Over-The-Air Activation。

它是一种安全性更高的入网方式。

设备不是提前固定所有会话参数，而是通过入网请求和服务器交互后动态生成会话密钥。

优点：

安全性高；
更适合大规模网络；
密钥可动态生成；
更适合商用网络。

缺点：

实现复杂；
入网过程比 ABP 复杂。

4. ABP 与 OTAA 对比

项目	ABP	OTAA
中文	手动激活	空中激活
复杂度	简单	较复杂
安全性	较低	较高
入网方式	预置参数，直接入网	通过空中交互动态入网
适用场景	私网、小规模部署	公网、大规模商用部署

可以背成：

ABP 简单但安全性较低；OTAA 复杂但安全性高。

二十三、NB-IoT 与 LoRa 对比

PPT 最后提示要从通信距离、电池寿命、组网成本等角度比较 NB-IoT 和 LoRa。

1. 通信距离

两者都属于低功耗广域通信技术，都能实现较远距离传输。

不过：

NB-IoT 依托运营商蜂窝网络，覆盖稳定；
LoRa 依赖自建网关，覆盖范围取决于网关部署。

2. 电池寿命

两者都强调低功耗。

NB-IoT 通过 PSM、eDRX 等机制降低功耗；
LoRaWAN 通过 Class A 等低功耗工作模式降低功耗。

如果设备只是偶尔上传小数据，二者都可以支持较长电池寿命。

3. 组网成本

这是两者差别比较明显的地方。

NB-IoT

依赖运营商网络。

优点：

网络质量较好；
覆盖广；
运维由运营商承担。

缺点：

需要使用运营商网络；
可能有通信资费；
网络自主可控性较弱。

LoRa

可以自建网络。

优点：

免授权频段；
可自建私网；
运维成本可控；
适合园区、农场、工厂等局部区域部署。

缺点：

需要自己部署网关；
覆盖和质量取决于网关建设；
大范围公网覆盖不如运营商网络方便。

4. NB-IoT 与 LoRa 对比表

对比项	NB-IoT	LoRa/LoRaWAN
网络基础	运营商蜂窝网络	自建或第三方 LoRa 网络
频谱	授权频谱	免授权频谱
功耗	低	低
覆盖	广，依赖运营商	远距离，依赖网关部署
成本	模块成本低，但可能有通信资费	网关需自建，终端成本较低
实时性	相对较好	取决于 Class 类型
适合场景	抄表、停车、报警、城市级部署	农业、园区、物流、私有网络

二十四、本章重点背诵版

下面是考前可以直接背的内容。

1. NB-IoT 定义

NB-IoT 是 Narrow Band Internet of Things，即基于蜂窝网络的窄带物联网通信技术，具有广覆盖、低功耗、低成本、大连接和高稳定性等特点，适合智能抄表、智慧停车、智慧农业、工业监测等低速率、小数据量、大规模连接场景。

2. NB-IoT 技术特点

NB-IoT 的主要技术特点包括：

网络覆盖强；
低功耗运行；
低成本；
容量大。

其中低功耗主要通过 PSM 省电模式和 eDRX 增强型非连续接收实现。

3. NB-IoT 网络架构

NB-IoT 网络架构主要由 UE 终端、无线网侧、核心网、物联网平台和应用服务器组成。UE 通过空口接入基站，无线接入网完成接入和小区管理，核心网负责数据转发，物联网平台负责设备管理和数据处理，应用服务器提供具体业务服务。

4. NB-IoT 部署模式

NB-IoT 有三种部署模式：

独立部署；
保护带部署；
带内部署。

独立部署利用独立频段，如重耕 GSM 频段；保护带部署利用 LTE 频谱边缘的保护带；带内部署利用 LTE 频带内部资源。

5. NB-IoT 上行和下行信道

NB-IoT 上行信道包括：

NPUSCH；
NPRACH。

NB-IoT 下行信道包括：

NPBCH；
NPDCCH；
NPDSCH。

可以背：

上行共享和随机接入；下行广播、控制和共享。

6. LoRa 与 LoRaWAN 的关系

LoRa 是一种低功耗远距离无线传输技术，属于物理层；LoRaWAN 是为 LoRa 远距离通信网络设计的通信协议和系统架构，属于 MAC 层。LoRa 提供底层无线传输能力，LoRaWAN 规定终端、网关、服务器之间的通信规则。

7. LoRaWAN 网络架构

LoRaWAN 网络由四部分组成：

End Node 终端节点；
Gateway 网关；
Network Server 网络服务器；
Application Server 应用服务器。

终端节点采集数据并通过 LoRa 发送给网关，网关转发给网络服务器，网络服务器负责完整性校验和网络管理，应用服务器负责入网激活、数据加解密和业务处理。

8. LoRaWAN 三类终端

LoRaWAN 终端分为：

Class A；
Class B；
Class C。

Class A 最省电，终端上行后打开两个下行接收窗口；Class B 在指定时间打开接收窗口，兼顾实时性和功耗；Class C 几乎持续接收，实时性最好但功耗最高。

9. LoRaWAN 入网模式

LoRaWAN 入网模式包括：

ABP，手动激活；
OTAA，空中激活。

ABP 简单，终端预置 DevAddr、NwkSKey 和 AppSKey 后直接入网，适合私网；OTAA 通过空中交互动态生成会话密钥，安全性更高，适合大规模商用网络。

二十五、考试可能这样问

题目1：NB-IoT 有哪些技术特点？

答：

NB-IoT 具有网络覆盖强、低功耗、低成本、容量大和高稳定性等特点。其覆盖能力强，适合地下、室内深处等弱覆盖场景；通过 PSM 和 eDRX 等机制实现低功耗运行；由于采用低带宽、低速率和半双工设计，终端模块成本较低；同时支持大量设备接入，适合智能抄表、智慧停车、智慧农业等小数据量、大规模连接场景。

题目2：简述 NB-IoT 的网络架构。

答：

NB-IoT 网络架构主要由 UE 终端、无线网侧、核心网、物联网平台和应用服务器组成。UE 通过空口接入 eNodeB，无线网侧负责空口接入和小区管理，核心网 EPC 负责与 UE 的非接入层交互和数据转发，物联网平台负责设备管理、数据存储和处理，应用服务器提供具体业务服务。

题目3：NB-IoT 有哪些部署模式？

答：

NB-IoT 有三种部署模式：独立部署、保护带部署和带内部署。独立部署利用独立频段，例如重耕 GSM 频段；保护带部署利用 LTE 频谱边缘未使用的保护频带；带内部署则在 LTE 频带内部使用部分资源块部署 NB-IoT。

题目4：LoRa 与 LoRaWAN 有什么联系和区别？

答：

LoRa 是一种基于扩频技术的低功耗、远距离无线传输技术，属于物理层；LoRaWAN 是基于 LoRa 的通信协议和系统架构，属于 MAC 层。LoRa 负责底层无线信号传输，LoRaWAN 规定终端、网关和服务器之间的组网方式、通信规则和入网机制。二者关系是 LoRa 提供传输基础，LoRaWAN 提供网络协议支持。

题目5：LoRaWAN 的网络架构是什么？

答：

LoRaWAN 网络架构由终端节点、网关、网络服务器和应用服务器组成。终端节点一般是传感器或控制设备，负责采集数据和执行控制；网关负责接收终端节点数据并转发到服务器；网络服务器负责上下行数据包完整性校验和网络管理；应用服务器负责设备入网激活、应用数据加解密和业务处理。

题目6：简述 LoRaWAN 三类终端设备。

答：

LoRaWAN 终端设备分为 Class A、Class B 和 Class C。Class A 是所有设备必须支持的基本模式，终端每次上行后打开两个短暂接收窗口，功耗最低，适合低实时性采集场景；Class B 在指定时间打开接收窗口，兼顾实时性和低功耗，适合阀控水表、气表等场景；Class C 几乎持续打开接收窗口，实时性最好但功耗最高，适合路灯控制等有稳定供电的场景。

题目7：ABP 和 OTAA 有什么区别？

答：

ABP 是手动激活方式，终端预先保存 DevAddr、NwkSKey 和 AppSKey，启动后可直接加入网络，优点是简单，适合私网，但安全性相对较低。OTAA 是空中激活方式，终端通过与服务器交互动态完成入网并生成会话密钥，安全性更高，适合大规模商用网络，但实现复杂度更高。

二十六、本章一句话总结

这一章可以这样总结：

连接技术是物联网实现“万物互联”的基础，其中 NB-IoT 依托运营商蜂窝网络，具有广覆盖、低功耗、大连接等特点，适合城市级大规模物联网部署；LoRa 提供低功耗远距离无线传输能力，LoRaWAN 在其基础上定义网络协议和架构，适合自建低成本广域物联网应用。