要想了解NB-IoT这个新技术，如果你还是移动通信的小白，只知道如何用AT指令操作现成的NB-IoT模块，那么有必要深入到协议栈的底层，补充一些移动通信的基础知识，了解移动通信的整体架构，以及搞清楚他们是如何工作的。
要想直接弄清楚现代的移动通信架构，显然不是一件容易的事。比如如果你尚未学习早期的知识，直接开始接触NB-IoT协议，你可能很快就被这些名词困扰：什么NPDSCH、什么NPDCCH、什么PCCH、什么DCCH……而这些名词的诞生和延伸，都是在漫长的移动发展史逐渐演化而来的。所以我们有必要从早期的移动通信技术开始，摸着主干和核心，逐渐加码，最后再系统学习最新的技术。
在这之前，我们需要了解一些基本概念。
基本概念/术语
信道
很简单，建立一个无线信道，就可以实现两台设备之间的通信了。比如一台设备以300MHz的频率发送信号，另一台设备以300MHz接收信号，就可以相互通信了。这个由电磁波承载的信号的通道叫做“信道”。
广义上来说，只要构成数据流动的通道，就可以成为信道。但信道远不止一个通道那么简单。物质性的通道，如光纤、电缆、电磁场甚至引力场，只能被成为“物理信道”。此外还有“逻辑信道”，即建立在物理信道上，人为规定的数据通路。比如说为了实现多点通信，避免两个用户同时发信号，将物理信道在时间上进行细分，此时每段时间也可看成不同信道，这些就是逻辑信道。依据信道传输信息类型的不同，可区分为不同类型的“逻辑信道”，我们将这些逻辑信道给予不同名称加以区分。所有的信息最终通过“物理信道”传输。
可以看出，这些信道就像协议栈一样，有着复用、嵌套等关系。在整个物理层，我们始终和信道打交道。
MAC
MAC，Medium Access Control，媒介访问控制。这里“媒介”即表示传输信号的介质，即光纤/电磁场这一类。而在一个媒介中要协调不同设备有序地收发消息，就需要使用MAC层协调。拿我们熟悉的以太网来说，MAC层有一个MAC Address即MAC地址，作为MAC层的设备标识。MAC层就相当于整个设备的一个抽象，所有的数据帧都交由MAC层接收和发送。
同样地，MAC层也称为数据链路层，你也可以以以太网的角度理解MAC层。但是在无线通信中，不同于传统以太网只使用线缆传输信号，我们往往同时使用多个物理信道。所以相比以太网只需解析头部信息就能将剩下所有内容交付上一层，无线通信中存在物理层到MAC层的映射关系，这个映射关系会更加复杂。我们使用“传输信道”定义这个映射关系体现的路径。
以上我们介绍了最底的两个层级，这也是几乎所有通信都需要的两个层。没有这两个层和三种信道，就无法有效实现多用户的通信。再上面的层我们在后面的章节中学习。
寻呼
有人向你打电话时，电话是如何接通的呢？我们直接来看最后一步，通信系统是如何找到你的手机，并与你的手机建立最终联系的呢？这里就需要用到“寻呼”方式。
“寻呼”，表示寻找+呼叫。首先要找到才能进一步呼叫。一个城市那么多人，基站也有许多个，如果动用一个城市的所有基站寻找一部手机，太浪费资源，所以从2G开始，就开始仅仅对一个重点区域进行寻呼[1]。
蜂窝网络
如果无规则地部署基站，那么势必会造成混乱。因为频谱资源是有限的，无规则地部署基站，则需要大量人力物力来规划每个基站的频段，否则两个基站会发生冲突。而若使用六变形的格局布局基站，则能实现用最少的基站覆盖最大的范围。同时能有序地安排各个基站的频段，解决频段冲突。
相关知识
网络代数：1G/2G/3G/4G/5G
这些仅仅代表网络的代数，指一个时代。当一个移动网络系统技术不断改进，相比以前的技术有了重大区别时，往往就发布新一代。这里代数仅仅是客观上表示目前移动网络的技术多么好，但具体各个运营商使用什么技术，无法在“多少代”中体现。
总体来说网络代数只是表示这个网络的一些性能，比如说4G主要提升网络速率到100Mbps，5G主要提升宽带宽、大容量、低延时等。
网络制式/类型/技术/标准：GPRS/EDGE/SCDMA/LTE/NR/SA
网络制式表示这个网络的类型。往往用标准来称呼。注意，网络制式和网络代数并没有直接的对应关系，比如说在4G网络建设初期，还是有很多SCDMA的网络成为4G的一份子。但真正的4G通常使用LTE-Advanced技术。
LTE：Long Term Evolution，长期演进技术。注意LTE技术应用起来只有3.9G的效果，并没有到达4G的要求。
LTE-Advanced：长期演进技术的增强版本，这个才是真正符合4G标准的技术。
关于LTE的“长期演进”，我感觉不能按照字面意思理解，貌似现在3GPP已经全身心投入5G的研究了，也许核心技术是相近的且在继续推进研发，但这些技术的集合已经不叫“LTE”，而叫“5G”了。总而言之，研发这些网络制式的最终目标是推动移动网络的升级换代，许多旧的技术依然可以出现在新一代网络中，所以新一代名称怎样取得专业呢？这个问题很难回答。
可以打个类比：一个公司的手机在前几代都是以屏幕类型命名的，如“玻璃屏幕手机”、“蓝宝石屏幕手机”，但后面的产品他们研发了新技术，推出了更快的处理器，还加了指纹识别功能，那新的手机应该怎么叫呢？难道叫“蓝宝石屏幕快处理器指纹识别手机”？那干脆命名一个新名称吧，这个名称就类似于“LTE”、“LTE-Advanced”、“5G”。
就像NR是5G相比于LTE采用的新技术，叫做“新空口”，比如在空中传输的时候使用了新的频率、新的调制方式等等。SA也是5G的新技术，叫做“独立组网”，这些都是和LTE甚至之前3G时代新增的功能。
总的来说，多少G只是一个代数，只是以前3G的时候主要亮点为CDMA技术，所以大家都围绕CDMA命名，产生了CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA这些标准。所以几乎可以用含有CDMA的名词代指3G。到了LTE，已经演变成更多技术的集合，且实现了全球标准的统一，其内部仍然还有CDMA，但人们更倾向于使用其他名字命名，于是才命了个名叫LTE。到了后面，人们可能发现还是太复杂，5G同时使用的多种技术，使得无论叫5G NR，还是叫5G SA，都只能体现5G的一个方面，于是干脆之后就叫5G了，命名更加统一了。
3GPP Releases（Rxx 标准）
指的是3GPP的工作成果，Rxx相当于按时间线将3GPP的成果发表出来，成果的内容可以是对3G、4G的研究。比如说对LTE的研究包含于R4-R15，对5G的研究开始于R15。[2]
NB-IoT简介
NB-IoT主要有几个优点：
- 强覆盖：通过提高功率谱密度、增加重传、多天线增益实现相比GSM增强了20dB的增益。
- 低功耗：使用睡眠等方式关闭收发机，并在必要时唤醒，实现低功耗。且唤醒速度极快。
- 大容量：由于大量设备休眠，一个小区能连接的用户数可达50k，相比2/3/4G，连接数为1k左右。
- 低成本：同样有物联网应用的LTE Cat.1模块成本太高。通过精简信令，NB-IoT成本的最终目标是1美元。
- 目前NB-IoT已经纳入5G标准，意味着能与5G一起演进，拥有更长的生命周期。[3]
下一节，我们来具体讨论一下NB-IoT的物理层。
参考资料
[1] 刘兴丽,林金朝,何方白.第三代移动通信系统中的位置管理方法[J].重庆邮电学院学报(自然科学版),2001(01):20-25. https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2001&filename=CASH200101005&uniplatform=NZKPT&v=9vL9_aub6jqm7ItagNoG2f8mLpKg1L–DUv7uqwNlaXSGWvfUkjRktaDUG9m31l5
[2] [4G&5G专题-22]：架构-3GPP组织以及3GPP标准各个版本的演进路线 https://blog.csdn.net/HiWangWenBing/article/details/113189220
[3] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1671848745975092477&wfr=spider&for=pc