1.3 5G物联网端管云协同设计

1.3.1 水平关键技术

1.5G NB-IoT水平关键技术概述

NB-IoT 成为万物互联网络的一个重要分支，它的研究和标准化工作是根据3GPP标准组织进行的。3GPP是3G标准化项目，由欧美中日韩标准化组织合作进行，该项目创建于1998年12月，现在已经延伸到5G，其中欧洲电信标准化协会（European Telecommunications Standards Institute,ETSI）、美国德州仪器（Texas Instruments,TI）、中国通信标准化协会（China Communications Standards Association, CCSA）、日本电信技术委员会（Telecommunication Technology Committee,TTC）、日本无线工业及商贸联合会（Association of Radio Industries and Businesses,ARIB）和韩国电信技术协会（Telecommunications Technology Association,TTA）都作为组织伙伴（Organization Partner,OP）积极参与3GPP的各项活动。

3GPP GERAN 工作组通过了 GP-140421提案，着手研究非后向兼容传统GSM的蜂窝物联网（Cellular IoT）方案，以实现在200 kHz系统带宽上支持窄带物联网技术。3GPP RAN#70次会议更新了NB-IoT立项，明确NB-IoT下行采用基于15 kHz 子载波间隔的正交频分多址（Orthogonal Frequency-Division Multiple Access,OFDMA）方案，上行采用单载波频分多址（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access,SC-FDMA）技术。对于上行链路支持单频模式和多频模式传输，用户终端需要携带标志位来指示对单载波传输和多载波传输的支持能力，其中单载波传输的子载波带宽有3.75 kHz和15 kHz两种，多载波传输的子载波间隔为15 kHz，支持3个、6个、12个子载波的传输。

NB-IoT支持3种网络部署方式，如图1-6所示，分别是独立部署方式，即利用现网的空闲频段或者新的频段进行部署，不与现行LTE网络或其他制式蜂窝网络在同一频段，不会形成干扰；保护频段部署方式，即利用LTE边缘保护频段中未使用的180 kHz带宽的资源块，最大化频段资源利用率；频段带内部署方式，即占用LTE的一个物理资源块（Physical Resource Block,PRB）资源来部署NB-IoT。

在独立部署模式下，系统带宽为200 kHz，信道间隔为200 kHz。在保护频段部署模式下，可以在5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz的LTE系统带宽下部署。在频段带内部署模式下，可以在3 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz的LTE系统带宽下部署。在保护频段部署模式和频段带内部署模式下，两个相邻的NB-IoT载波间的信道间隔为180 kHz。

NB-IoT 终端只要求支持半双工操作，在 R13阶段不需要支持时分双工（Time Division Dual,TDD），但要求保证对TDD前向兼容的能力，对不同的部署方式只支持一套同步信号，包括与LTE信号重叠的处理，针对 NB-IoT物理层方案，基于LTE的介质访问控制（Medium Access Control,MAC）、无线链路控制（Radio Link Control,RLC）、分组数据汇聚协议（Packet Data Convergence Protocol,PDCP）和无线资源控制（Radio Resource Control,RRC）过程优化，优先考虑支持 Band 1、3、5、8、12、13、17、19、20、26、28, S1 interface to CN以及相关无线协议的优化。3GPP于2016年6月22日宣布完成NB-IoT标准的制定工作。NB-IoT技术的优势如图1-7所示。

NB-IoT技术的优势主要体现在以下几个方面。

（1）低功耗

NB-IoT可以让设备一直在线，通过精简不必要的指令、使用更长的寻呼周期，使终端设备的通信模组进入睡眠状态；通过简化协议和优化模组芯片制程、减少发射和接收时间等方法，实现省电、降低功耗的目标。这样，对于一些需要长生命周期的终端模块，待机时间可长达10年。

NB-IoT的业务主要集中在数据量小、速率低、传输周期长、时延不敏感的场景下，一般与通信设备功耗有关的指标包括通信速率和传输数据量，要实现终端传输的低功耗，可以从硬件和软件两个方面进行优化。

硬件方面实现终端传输的低功耗可以有以下4种方式：在模组硬件设计中，通过提高芯片、射频前端器件等各模块的集成度，减少通路插损来降低损耗；通过研发高效率功放和天线器件来降低器件和馈线上的损耗；通过在待机时关闭芯片中不需要工作的供电电源，关闭芯片内部不工作的子模块时钟，对待机电源工作机制进行优化来降低损耗；通过对不同业务场景的实际考虑，选用低功耗处理器，控制处理器主频、运算速度和待机模式来降低终端功耗。

软件方面实现终端传输的低功耗可以有以下3种方式：通过引入新的节电特性来降低损耗；通过对传输协议进行优化来降低损耗；通过引入物联网嵌入式操作系统来降低损耗。

NB-IoT终端两种新的节电特性包括节电模式（Power Saving Mode,PSM）和扩展的非连续接收（extended Discontinuous Reception,eDRX）模式。这两种模式都是由用户终端发起请求，并与核心网协商的方式来确定的。用户可以单独选择其中一种模式，也可以同时激活两种模式。PSM是3GPP R12引入的技术，其原理是允许终端收发和接入层相关的功能，相当于部分关机，从而减少天线、射频、信令处理等的功耗消耗。用户设备（User Equipment,UE）在PSM期间，不接收任何网络寻呼，停止所有接入层的活动。对于网络侧来说，UE此时是不可达的。只有当跟踪区更新（Tracking Area Update,TAU）活动计时器周期请求定时器（T3412，控制位置周期性更新的定时器）超时，或者UE有上行业务要处理而主动退出PSM时，UE才会退出PSM，进入空闲态，进而进入连接态处理上下行业务。TAU周期请求定时器（T3412）由网络侧在ATTACH和TAU消息中指定，3GPP协议规定T3412默认为54 min，最大可达310 h。UE处理完数据之后，RRC连接会被释放、进入空闲态，与此同时启动活动计时器T3324（0～255 s）。T3324超时后，UE即进入上述PSM。PSM的优点是终端可进行长时间睡眠，缺点是对终端接收业务响应不及时，主要适用于远程抄表等对下行实时性要求不高的业务。eDRX 即非连续接收，它是3GPP R13引入的新技术。R13之前已经有DRX技术，从字面上可以看出，eDRX是对原DRX 技术的增强：支持寻呼系统的时间可以更长，从而达到节电目的。eDRX模式的寻呼周期由网络侧在 ATTACH 和 TAU 消息中指定（UE 可以指定建议值），可为20 s和40 s，最大可达40 min。相比以往1.28 s、2.56 s等DRX寻呼周期配置，eDRX模式下终端耗电量显然低很多。PSM和eDRX模式虽然使终端耗电量大大降低，但都是通过长时间的“罢工”来换取的，付出了实时性的代价。对于有远程不定期监控（如远程定位、电话呼入、配置管理等）需求且实时性要求较高的场景，不适合开启PSM功能；如果允许一定的时延，最好采用 eDRX 技术，根据实际可接收的时延要求来设置 eDRX 模式寻呼周期。UE可在ATTACH和TAU中请求开启PSM或eDRX模式，但最终开启哪一种模式或两种均开启，以及周期是多少均由网络侧决定。

在信令简化和数据传输优化方面，可以通过引入非互联网协议（None of Internet Protocol,Non-IP）数据类型，减少互联网协议（Internet Protocol,IP）分组头，降低数据传输总长度；也可以使用控制面传输，使数据被携带在信令信息中进行传输，通过提高传输效率的手段来降低终端功耗。

在嵌入式操作系统方面，各厂商通过裁减和重新设计轻量级的物联网嵌入式操作系统，删除不需要的功能和驱动，提高运行效率，减少内存占用开销等方法降低功耗。在实际应用设计中，可以考虑单进程程序运行，降低进程管理复杂度，从而降低功耗。

（2）广覆盖

NB-IoT与通用分组无线业务（General Packet Radio Service,GPRS）或LTE相比，可以获得20 dB的信号增益，性能相当于提升了100倍，在地下车库、地下室、管道网络、火车和地铁隧道等无线信号难以到达的地方都可以实现很好覆盖。

无线网络的覆盖评估分析指标一般采用最大耦合损耗（Maximum Coupling Loss,MCL）。MCL是指接收端为了能正确地解调发射端发出的信号，整个传输链路上允许的最大路径损耗（以dB计）。NB-IoT设计目标是在GSM网络的基础上覆盖增强20 dB，以 GSM 网络144 dB 最大耦合路损为基数计算，则NB-IoT设计的最大耦合路损为164 dB。在覆盖增强设计方面，技术手段上主要依靠两种实现方法：一是通过窄带设计提高功率谱密度；二是通过重复传输提高覆盖能力，覆盖能力提升的技术手段如图1-8所示。

具体而言，当使用200 mW发射功率时，如果占用180 kHz的带宽，则功率谱密度为200 mW/180 kHz；如果将功率集中到其中的15 kHz，则功率谱密度为200 mW/15 kHz，可以提升12倍，意味着灵敏度可以提升10lg(12)=10.8 dB，这是通过窄带设计获得的增益。通过重复传输，最多重传次数可达16次，可以获得的增益为3～12 dB，这是通过重传获得的增益。两者相加，即可达到20 dB左右的增益。

对于NB-IoT的下行链路，主要是依靠增加各信道的最大重传次数以获得覆盖增强。通过增加重传次数，终端在接收时对接收到的重复内容进行合并，尽管会降低数据的传输速率，但却能使整体译码后的误码率大大降低。对于NB-IoT上行链路，其覆盖增强可以来自前述两个方面：一方面是在极限覆盖情况下，NB-IoT采用单子载波进行传输，其功率谱密度可得到较大幅度的提升，从而提升覆盖能力；另一方面可以通过增加上行信道的最大重传次数以获得覆盖增强。尽管NB-IoT终端上行发射功率23 dB比GSM的33 dB低10 dB，但NB-IoT传输带宽的变窄和最大重传次数的增加可以使上行信道工作在164 dB的最大路损指标内。

（3）大连接

NB-IoT技术为了满足万物互联的需求，其技术标准重点关注每个站点可以支持的连接用户数，而用户的无线连接速率并非其关注重点。当前的通信基站主要是保障用户的并发通信和减少通信时延，而 NB-IoT 对业务时延不敏感，可以设计更多用户接入，保存更多用户上下文，因此 NB-IoT有50～100倍的上行容量提升，设计目标为每个小区5万个连接数，大量终端处于睡眠状态，其上下文信息由基站和核心网维持，一旦终端有数据发送，可以迅速进入连接状态。需要注意的是，每个小区支持5万个连接数只是保持5万个连接的上下文数据和连接信息，并非可以支持5万个终端并发连接；并发连接数与小区服务的终端业务模型等因素有关。

与传统通信网络规划类似，NB-IoT 容量规划需要与运营商覆盖规划相结合，同时满足覆盖和容量的要求；同时，容量规划需要根据话务模型和组网结构对不同区域进行设计；此外，容量规划除考虑业务能力外，还需要考虑信令等各种无线空口资源。NB-IoT主要通过减少空口信令开销，优化基站，设计独立的准入拥塞控制、终端上下文信息存储机制等方法提升同时支持的连接数。NB-IoT 单站容量是基于单站配置和用户分布设计的，结合每个用户的业务需求，计算单站承载的连接数。整网连接数是站点数目和单站支持的连接数的乘积，可以通过对核心网进行优化，优化终端上下文存储机制、下行数据缓存机制等手段提升网络支持的连接数。

2.5G NR水平关键技术概述

（1）正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术基本波形，支持灵活的帧结构

在OFDM技术上，5G下行与LTE相同，采用OFDMA技术；上行既支持单载波频分多址（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access,SC-FDMA），又支持OFDMA。5G支持多种载波间隔，支持基于迷你时隙的数据发送。总体上看，5G NR的帧结构和设计在灵活度上相对LTE扩展度很高，可以很好地匹配各种业务类型的传输需求。

（2）上下行解耦，灵活双工

对于LTE系统，一个下行载波只配置一个上行载波。对于NR系统，一个下行载波除了配置一个对应的上行载波外，还可配置多个上行载波。额外配置的上行载波也被称为增补上行载波（Supplementary Uplink,SUL）。对于部署在较高频率的NR载波，可以配置一部分较低频率的载波作为SUL载波，这样就可以提高NR覆盖范围和系统利用率。

（3）大规模天线一体化设计

大规模天线设计是5G NR高速率的基础。随着频率增高、天线数量增加，单天线的覆盖能力下降。采用混合波束成形技术可以有效提升大规模天线的覆盖距离和传输速率，成为NR大规模天线设计的核心。

（4）新增信道编码方法

NR 数据信道采用低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check Code, LDPC）编码，控制信道采用Polar编码，前者可以更好地支持大分组数据的传输，后者在小分组的性能优势将有效提升NR的覆盖性能。

（5）毫米波通信

毫米波（mmWave）是指通信频率在30～300 GHz的无线电波，波长范围为1～10 mm。毫米波的缺点是传播损耗大，穿透能力弱；优点是带宽大、速率高，大规模多输入多输出（Massive MIMO）天线体积小，因此适合小蜂窝、室内、固定无线和回传等场景部署。

（6）超密网络

在5G的热点高容量典型场景中，将采用宏微异构的超密集组网架构进行部署，以实现5G 网络的高流量密度、高峰值速率性能。为了满足热点高容量场景的高流量密度、高峰值速率和用户体验速率的性能指标要求，基站间距将进一步缩小，各种频段资源的应用、多样化的无线接入方式及各种类型的基站将组成宏微异构的超密集组网架构。

（7）网络功能虚拟化

网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization,NFV）通过虚拟化技术将网络功能软件化，运行于通用硬件之上，支持快速横向扩展、接口开放、灵活敏捷部署，加速网络功能创新。

（8）软件定义网络

软件定义网络（Software Defined Network,SDN）是一种将网络数据面与控制面分离的网络设计方案。网络基础设施层与控制层通过标准接口连接。SDN将网络控制面解耦至通用硬件设备上，并通过软件化集中控制网络资源，实现集中管理，提升设计灵活性。

（9）网络切片

5G网络面向的不同应用场景对网络的移动性、安全性、时延、可靠性，甚至是计费方式的要求多种多样。因此，需要将一张物理网络分成多个虚拟网络，每个虚拟网络面向不同的应用场景需求提供服务。虚拟网络间是逻辑独立的，互不影响，这就是网络切片的作用。当然，NFV和SDN是网络切片功能的基础，不同的切片依靠NFV和SDN通过共享的物理/虚拟资源池来创建。

1.3.2 垂直行业应用

1.5G NB-IoT典型行业应用

基于物联网的发展趋势和对未来智能生活场景的布局，户外 NB-IoT的部署将会进一步促进物联网的产业生态，带来巨大的商业机会。相比于面向娱乐和性能的物联网应用，NB-IoT面向低端物联网终端，更适合广泛部署，可应用于以智能抄表、智能停车、智能追踪为代表的智能家居、智能城市、智能生产等领域，主要是因为 NB-IoT 技术补足了这种对数据量要求不大但也有联网需求的使用场景，并且它非常适用于使用频率不高、数据量不大的户外产品/物体，如下水道、井盖、安保、共享单车、路灯、医疗等使用场景[5]。NB-IoT技术适用的应用场景非常多，主要有以下几个方面。

（1）医疗健康领域

医疗健康方面的血压计、血糖仪，尤其是家庭便携式医疗设备，采用NB-IoT技术后，数据传输会比之前方便很多。NB-IoT设备可以与消费类电子产品，尤其是可穿戴产品结合，实现对特定人群的关爱管理和预防走失的定位功能，比如儿童、老人等。同时，可穿戴产品还可以监测一些身体指标数据，这在医疗康养等场景下也是有一定应用的，可以帮助医护人员或家属等了解病患身体指标，若出现异常的告警也可以争取更多抢救时间，再通过准确定位来采取必要的急救措施。

（2）共享定位管理

共享单车、共享雨伞、共享充电宝、共享健身房、租赁物件等，都有很大应用空间，需要传输数据、但也不需要实时传输数据。对于资产和人员的管理，其需求场景已经从静态逐渐拓展至动态，Wi-Fi等短距无线通信技术无法满足资产和人员活动范围的要求。移动物品的定位追踪需求已经深入人们日常生活的方方面面，能够有效提升物品的安全性、物流的高效可控性、人员看管的便利性。要实现移动物品的定位追踪，离不开信息基础设施的建设，虽然传统蜂窝移动通信网络能够支撑应用需求，但是其网络功耗大、成本高等问题对于规模化应用普及是个巨大挑战。NB-IoT不仅能够满足资产和人员跟踪定位的需求，还能极大地降低网络功耗和服务提供商成本，其市场需求值得进一步挖掘。对于资产追踪，通信和定位也是两个必需的功能，NB-IoT技术能同时满足通信和定位的需求，并且其设备易于安装、使用成本低，能够规模化推广应用。

（3）市政智慧工程

市政智慧工程包括智慧城市、智慧社区、智能停车、智能抄表等。目前，道路上的监测信息主要依靠人工和视频监控，信息准确性和实时性都无法得到保障。部署NB-IoT，就是在前端地磁车辆传感器与后台云端管理系统之间搭起一座可靠的信息传输桥梁，即地磁车辆传感器（实时收集信息）-NB-IoT（实时传输信息）-云端管理系统（分析和决策），使云端管理系统能够及时地对道路车流量、拥堵率等交通道路信息进行分析，为监管部分决策提供精准的数据支撑，成为智慧城市的交通枢纽中很重要的组成部分。基于NB-IoT的智能停车解决方案可以实现对停车的实时监控，协调停车位供与求，甚至实现远程对空闲停车位的预订、租用，从而实现分时复用，从科学智能的引导规划和停车资源的共享调度角度，实现智能停车，高效合理利用现有资源，解决所面临的问题。智能抄表作为NB-IoT的重要应用之一，解决的是与人民群众的生活息息相关的民生便捷问题，目前国内很多小区抄表（水、电、燃气）普遍采用手持式抄表机和基于GSM/GPRS远程抄表两种方式。对于前者，某些小区的表计安装位置不方便人工抄表，并且该方式需要较高的人工成本。对于后者，GSM/GPRS网络功耗和成本方面还有进一步提升的空间。NB-IoT具备功耗低、成本低、传输距离远等优点，不仅不需要人工抄表，更在功耗和部署成本方面大大优于GSM/GPRS，非常适合智能表计行业，部署低功耗智能计量终端可以连续工作很多年，在节省人工成本的同时也降低部署成本，因为水、电、燃气等公共事业涉及上亿规模用户，未来数百万的智能表计将在全球得到更大规模部署，非常有市场前景。

（4）农牧环境监测

智慧农业、畜牧养殖业是 NB-IoT的另一个重要的应用场景。随着农村人口城市化的不断推进，如何用更少的人解决农牧业问题也是一个挑战，除了引入智能化机器设备，对农作物、畜牧等行业种植、养殖数据进行管理、分析，并精准施测也是提升效率的一个重要思路。以智慧农业举例，可以用 NB-IoT技术有效满足数据采集、上传需求，比如大棚养殖，可以采集大气压力、温湿度、光照强度、土壤酸碱度、水质等，并结合作物生长实现最佳配置。对畜牧养殖也可以采集动物基本数据，从而实现最佳喂养配置，以此联想，未来的林业、渔业等相似应用场景都可以进行推广。目前，人类对所居住的环境越来越重视，身边很多的污染如果用人工检查一方面消耗大量人力物力，另一方面也对从事检查污染的工作人员自身健康造成影响。如果用基于NB-IoT 技术的智能传感器作为替代的话，就可以解决这些困扰，而且它们可以长期工作在各种有风险的恶劣环境中，工作运行并不受影响，还可以及时检测包含水质、土壤、空气等各种污染数据，及时发现告警，尽早发现干预，为环境保护提供有力保障。NB-IoT技术可以用于环境中的基础设施监测，对重要的基础设施、关键设备等进行安全监控，也可以进行灾害监测和预防告警等。

（5）专用领域网络

在物流的运输、仓储、配送等各个环节实现系统感知、全面分析及处理等功能。当前，NB-IoT技术应用于物联网领域主要体现在3个方面，运输监测、仓储以及快递终端，通过物联网技术实现对货物的监测和运输车辆的监测，包括货物车辆位置、状态以及货物温湿度、油耗及车速等。物联网技术的使用能提高运输效率，提升整个物流行业的智能化水平，尤其在贵重物品物流运输、冷链物流运输等场景下，通过 NB-IoT 系统将物流运输过程中的定位信息数据实时地进行跟踪，形成相应位置轨迹，这样一旦目标位置发生异常，就可以及时告警，从而实现智能物流追踪功能，也便于在运输过程中有效识别问题并及时发出告警，为后续应对措施提供信息，类似的场景还包括其他私有物品的位置追踪、防盗等。其他未来应用场景包括智慧专网，结合实际工作需要，在公安监控、消防安全等专用网络领域开展 NB-IoT 技术的应用，比如将其与智能警用监控检测、智能消防告警探测等相结合，搭建更为广覆盖的网络，从而实现对案件的监控、跟踪，对消防救灾的探测、预警和救灾等；与政府的官方专网结合，提高政府监管力度、提升政府服务效能，能更好地保障人民群众人身财产安全，也有助于各专网数据实现互通和共享，提升统筹规划、调度能力。对桥梁、天桥等城市公共设施在运营、使用过程中，在设施的关键结构处装置相关传感器，通过 NB-IoT 城域网将数据信息上传至管理系统，在实时准确监测公共设施服务能力的基础上，对其受损位置和程度进行定位和诊断，并对设施的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估，为潜在的异常情况进行预警，达到减少和避免城市公共设施安全事故发生的目的。

由此可见，NB-IoT技术、产业链和应用价值链在未来都将得到进一步发展和完善。首先是NB-IoT覆盖将进一步发展完善；其次是NB-IoT终端芯片将进一步成熟；再次是 NB-IoT 模组成本将下降到合理区间，模组价格的下降会进一步刺激下游垂直应用市场的需求并带动出货量，使产业链更加成熟；最后是NB-IoT的价值将实现从网络连接到应用的外溢。在网络覆盖和产业链配套进一步完善的基础上，NB-IoT的价值将进一步向平台和垂直行业应用方向迁移，实现其网络连接之外的巨大潜在价值。相信未来 NB-IoT 不仅能在垂直行业应用方面发挥作用，在工业互联网底层网络构建中也将发挥更重要的支撑作用，同时还将在未来与大数据、人工智能（Artificial Intelligence,AI）等信息技术深度融合，实现物联到智联的升华。未来 NB-IoT的广泛应用，连接了大量的传感器和其他物联设备，结合大数据和AI，对采集到的海量数据进行分析和挖掘，再将结果反馈至各个联网终端，提升终端的自主决策能力，助推工业、农业、城市管理等各行业各领域万物互联基础上的数字化转型和智慧化升级。

2.5G NR典型行业应用

2020年，华为创始人、总裁任正非在接受采访时表示：5G 最大用处是面向企业（To Business,ToB）不是面向客户（To Customer,ToC）。与前几代蜂窝移动技术相比，5G 网络能力得到了突飞猛进的发展，5G 将结合大数据、云计算、人工智能和许多其他创新技术一同开启高速物联网时代，并渗透各行各业。

（1）C-V2X车联网

V2X，即Vehicle to Everything，车联万物；C-V2X，即基于蜂窝技术的车联网。5G-V2X 将支持更远的通信距离、更佳的非视距性能、更强的可靠性、更高的容量和更佳的拥塞控制等。根据ABI Research（英国市场研究公司）预测，到2025年5G连接的汽车将达到5 030万辆。汽车的典型换代周期是7～10年，因此联网汽车将在2025—2030年大幅增长。

（2）智能制造

智能制造需要灵活、可移动、高带宽、低时延和高可靠的无线网络能力， 5G将使能工厂无线自动化控制、工厂云化机器人和工业增强现实（Augmented Reality,AR）应用。据估计，到2025年，全球将有8 800万个状态监测连接，工业机器人的出货量将增加到100万台。

（3）无人机视频监控

无人机视频监控系统对如下监控场景非常有用，如繁忙的公共场所、交通中心、机构和居住区、关键基础设施等。5G网络将助力视频监控，使其更加灵动和高清。预计到2025年，非消费者视频监控市场的增值服务收入将增长至210亿美元。

1.3.3 端管云矩阵设计

5G端管云设计矩阵如图1-9所示。所谓NB-IoT端管云矩阵设计，就是参考物联网典型的分层架构[6]，根据NB-IoT适用的垂直行业应用具体需求，在物联网分层架构的每个水平分层上进行技术选型，完成端管云联动的优化设计。

“终端-端”“接入网-管”和“业务-云”是华为公司率先提出的概念。作为未来信息服务的新架构，“端管云”不只是一种网络架构，而是新的信息服务平台架构，同时也是新的互联网与信息产业发展战略的体现。这种极简思想与当前物联网领域的主流分层思想吻合，一般认为，物联网可以划分为4个层次：感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。所以，感知识别层对应“端”，负责信息的生成；网络构建层对应“管”，负责信息的传输；管理服务层对应“云”，负责信息的处理；对于综合应用层，可以引入“用”，负责信息的综合应用。随着边缘中央处理器（Central Processing Unit,CPU）和图形处理单元（Graphics Processing Unit,GPU）计算能力的提高，物联网近年来引入了“边”，分担部署在云端的计算资源，承载边缘侧AI算法的推理与应用。在物联网边缘节点实现数据优化、常用工业接口连接与智能传输等业务，使5G时代下的物联网更加快速和智能。

基于端管云矩阵的NB-IoT数据流架构如图1-10所示，本书以非实时数据流的形式按模块来阐述NB-IoT实战方法。此外，在端管云基础上，引入“边”，以实时数据流的形式来阐述5G NR实战设计方法。