| 标题 | NB—IoT网络标准发展及应用前景 |
| 范文 | 高书强?王睿男 摘 要：在物联网技术快速发展的今天，窄帶物联网（NB-IoT）成为了万物联网的一个重要组成部分。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗约180KHz的带宽就能实现数据的传输。它可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，从而降低部署成本、实现平滑升级。本文汇总了一些相关专业的技术信息以及基于该技术的相关产业发展方向，提供窄带物联网在实际应用中更加广泛地思考。 关键词：NB-IoT 大数据 互联网 系统特性 在无线通信和互联网技术高速发展的今天，社会对于万物联网的要求促使相关垂直行业不断更新进步。随着城市建设的不断推进，如何实现更加高效地管理、如何布局智慧城市建设、如何实现工业4.0、如何将物联网这一历史趋势在各行业进行融合成为了一个重要的问题。 1 NB-IoT的发展 基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things， NB-IoT）成为万物互联的一个重要部分。2014年5月提出了NB M2M，2015年5月NB OFDMA融入NB CIOT，随后NB-LTE融入NB-IoT。2016年6月NB-IoT标准基本冻结。LTE移动宽带互联网的对象主要是人、满足高移动性需求、传输速度快、能传输视频、声音等大数据包。而NB-IoT是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。它的定位是物网，具有低移动性、低速、传输数据是小数据包传输等特点。 当前的短距离通信技术以及4G网络在物与物的连接能力上显示出了不足。而NB-IOT本身具备的四大特点：一是广覆盖。它能改进空间的覆盖：在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB；二是具备支撑海量连接的能力。NB-IoT的一个扇区能够支持约10万个连接；三是实现低功耗。NB-IoT终端模块进行正常通信和待机的电流是mA和uA级别，模块待机时间可长达十年；四是能实现更低的模块成本。而且NB-IoT使用License频段，可采取频段内、保护频段或独立三种运行规模，可与现有网络共存。 NB-IoT因为具有这些特点，使其可以广泛地应用于多种垂直行业。例如终端自主上报异常报告、终端自主上报周期性报告、软件升级或设备重新配置等。具体业务可集中于共享经济领域、环境监测、智慧城市建设、大型公共基础设施管理、智能可穿戴设备、智能安防、仪表监测反馈、智能物流分拣、智慧医疗等方向。它所聚焦的低功耗、广覆盖的物联网市场也是当今物联网市场中的重要部分。如今，移动通信正在从人和人的连接向人与物以及物与物连接的方向发展，万物互联是未来必然的趋势。 2 NB-IoT在垂直行业的应用前景 2.1 市政基础设施高效管理 随着城市建设的不断加快，市政公共基础设施工程日益增加，广大区域内部各项基础设施的增加是无法避免的趋势。以城市硬井盖为例，如果无法及时获取井盖状态信息将会对居民的生命和财产以及企业的发展造成损失。目前大部分城市采用人工巡检的方式来对其进行管理，但由于井盖数量庞大，人工巡检效率有限等因素，往往无法及时准确地获取井盖状态信息，从而造成了安全隐患。如何针对深覆盖的海量节点进行管理成为了发展中的一个问题。随着新技术NB-IoT的日益成熟，通过RS485对各监测点进行汇总，采用NB-IoT对获取的市政井盖数据进行传输，实现高覆盖、强穿透，将管理数据传输至处理平台就可以及时掌握其状态，在井盖发生异常情况时可以做到准确定位并快速处理。 2.2 共享经济领域产品状态检测以及设备定位 2017年5月，摩拜单车与四川移动、华为公司达成战略合作，标志着摩拜单车成为全球首家应用NB-IoT物联网技术的共享经济平台。华为结合GSM网络的创新QOS保障方案为用户提供更加快捷准确的业务服务。由于城市环境的复杂性，蓝牙、ZigBee、WiFi等短距离通信技术存在信号弱、功耗大、覆盖能力不足、穿透能力差、信号区域受限等缺陷。但稳定高效的NB-IoT网络基于中国电信运营的800MhzNB-IoT网络，即使单车被停在地下车库、城市隧道等信号难以覆盖的区域用户也可以快速完成解锁。单车也可通过数据传输实现“随机密码”的生成，从而保证单车的安全性；另外采用AA电池可以实现其长时间待机工作。如今通过NB-IoT模块、移动运营商NB-IoT基站、NB-IoT核心网、IoT连接管理平台、相关行业应用服务器这一链条为各行业实现商用提供了很好的解决方案。日前，我国多个城市已经开始推进NB-IoT基站网点建设，辽宁省已经顺利完成一期基站建设任务，实现了全省城及县城的NB-IoT“连续覆盖”，并与企业在共享经济等多个领域展开协作。 2.3实现对超大型停车场的监测管理 随着经济社会的不断发展，外出自驾游尤其是节假期期间选择自驾出行的居民快速增加。景区停车场通常具有超大容量的特点，如何实现快速出入、如何方便快捷的引导车主找到车位并完成支付成为了大家关注的一个焦点问题。随着智能化的推进，对超大型停车场进行改造刻不容缓。针对超大型停车场，通过进入时识别车牌信息并提供手持设备、在车位处安装相应的感应器监测车位状况、通过位于车道上的感应器感应道路拥挤程度、通过NB-IoT接入大量节点并传递数据信息，最后经过后台处理计算，传输至手持设备实现为驾驶人提供最优路径选择以及停车场车位管理。 3 NB-IoT的基础建设以及对EPC核心网改造 近些年，机器学习、深度学习、人工智能等领域都取得了快速地发展，为各行各业的转型升级提供了技术支持。但对于相关行业的未来发展，通过核心网建设--设备联网--应用服务器--算法设计--云计算—具体行业设备开发--实现工业升级将是总体上的解决方案。其中物联网是促进各行业等发展的重要基础环节，如何高效安全有序的实现设备联网是当今各个行业的挑战。我们可将NB-IoT基站建设归入到现有的电信运营商的建设计划中，利用现有基础设施的建设基础进行现网部署。除此之外，还可以借助网络切片技术或建设NB-IoT的专用核心网络来实现。 4 结束语 NB-IoT行业统一标准的出现以及NB-IoT运营商巨大的客户群规模，对起步较早的Sigfox和LoRa等技术产生了很大的优势。对大量设备的检测和控制将会是它的核心应用部分。在未来，NB-IoT将推进万物联网时代的发展，使物联网产业向着更加安全、快速、可靠的方向发展，并通过自身地不断演变来满足各行业不同的需求，甚至会促使下一次工业革命的到来。 参考文献 [1]NB-IoT的产生背景、标准发展以及特性和业务研究[J]. 戴国华，余骏华. 移动通信. 2016（07）. [2]杨波.周亚宁.大话通信【M】.人民邮电出版社，2013. [3]张万春.NB-IoT系统现状与发展【J】.中兴通讯技术，2017.2 [4]李盛荣.构建电信运营网络数据中心应对数据难题【J】.通信世界，2011（16） [5]陈博.NB-IoT网络商业价值及组网方案研究【J】.移动通信，2016（13） [6]杨大成.移动通信无线传播【M】.人民邮电出版社，2003 |
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