前言

人类社会进入工业社会，经历了三次工业革命。第一次工业革命是以蒸汽机为代表的蒸汽动力广泛使用，这个时代也被称为蒸汽时代；第二次工业革命的主要特征则是电能的广泛使用，这个时代也被称为电气时代；第三次工业革命则是计算机的大规模使用和普及，这个时代也被称为信息化时代。

近期第四次工业革命的概念正在兴起，其主要特点就是物与物之间协作连接。物与物之间的通信是实现物与物之间协作连接的必要条件。由于物联网可以应用到各个领域，如工业、农业、医疗、公共事业和家居等领域，物联网对速率的要求也存在各种需求。目前，高速率使用3G、4G通信系统可以满足，中速率使用2G通信系统可以满足，低速率还没有完善的低功耗蜂窝标准协议。现有的4G、3G、2G通信标准协议无法满足低功耗、低成本、广覆盖和大容量的需求，其他一些低功耗标准协议，如Lora、Sigfox、Wi-Fi，在信息安全、移动性和容量等方面存在缺陷。因此，一个新的蜂窝物联网标准需求越来越迫切。经过全球业界超过 50 家公司的积极参与和一年多的努力，NB-IoT 标准协议核心部分在2016年6月正式宣告完成。

为了更好地促进NB-IoT产业发展，更好地推动物联网的快速普及，以及为了使研究、开发和工程人员可以更好地理解NB-IoT标准协议，更好地进行产品算法设计，缩短产品研发周期，同时也为了让高等院校师生更深入地研究无线通信技术，推动无线通信技术的发展，我们特撰写了本书。本书主要介绍了NB-IoT标准背景、网络架构、控制面协议、用户面协议、物理层协议，以及 8 个重要关键过程、射频性能指标和窄带低功耗标准的未来发展。在标准协议内容描述时，重点突出了 NB-IoT 标准协议与现有 LTE 标准协议的差异，以及在标准制定过程中一些其他候选方案和待解决问题产生的原因，通过方案对比和背景介绍，使读者可以更好地理解窄带通信系统的特性和解决方法的基本途径，从而更好地进行产品设计，以及相关技术研究。另外，为了使读者更好地理解标准协议，我们用专门的一章，将散在各个协议标准中与关键过程相关的内容汇集起来，使读者能够整体把握，较为系统地理解方案细节，减少在看原始标准协议过程中形成碎片化的理解以及在查找多个协议文本才能对某个过程有比较全面清晰理解的麻烦。此外，书中也介绍了一些射频指标，供产品实现人员参考；对NB-IoT后续版本中的关键技术、5G海量物联网场景的关键技术和未来窄带低功耗标准的发展也有简要描述。

本书各章节编写分工如下：方惠英编写第1章和第5.1、6.1节，李志军、梁爽、高音编写第2章；余媛芳编写第3章和第7.7、7.8和7.11节；戴谦编写第4章和第7.5节，梁春丽编写第 5.2 节；陈宪明编写第 5.3、5.5 和 5.6 节；石靖编写第 5.4、5.8、7.10.1.1和7.10.1.2节；张雯编写第5.7和6.6节；杨维维编写第6.2、6.3、6.5、7.10.2.1和7.10.2.2节，刘锟编写第6.4和6.7节，陈泽为编写第6.8、7.10.1.3和7.10.2.3节，卢飞编写第7.1节，艾建勋编写第7.2节；陆婷编写第7.3节，刘旭和高音编写第7.4节，沙秀斌编写第7.6和7.9节，李卫敏编写第7.10.1.4和7.10.2.4节；薛飞编写第8章；李书鹏编写第9章。全书由戴博和袁弋非统稿。在这里要感谢王欣晖、杜忠达、胡留军、郁光辉、柏刚等技术专家的支持，感谢人民邮电出版社的大力支持和高效工作，使本书能尽早与读者见面。

本书是基于作者的主观视角对标准化讨论过程和结果的理解，观点难免有欠周全之处。对于书中存在不当之处，敬请读者谅解，并给予宝贵意见。

作者