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摘要：NB-1oT(窄带蜂窝物联网)是目前发展最为迅猛的技术之一。选择及业务模式开发，更好地把握未来技术演进方向，本文主要对当前NB-IoT蜂窝网络技术的标准化进展进行了分析，并梳理了NB-IoT一些典型应用场景。
关键词：NB-IoT；技术特点；应用展望
1 NB-IoT的优势与特点
物联网领域的无线通信技术有很多，主要分为两大类：一类是以Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、NFC、Z-wave为代表的短距离通信技术；另一类是LPWAN（低功耗广域物联网），在LPWA中又分为两个子类，分别是工作于未授权频谱的LoRa、Sigfox等技术；和工作于授权频谱下，国际标准化组织3GPP制定的窄带蜂窝通信技术，例如NB-IoT、EC-GSM、eMTC等。NB-IoT是3GPP制定的低功耗广覆盖的物联网技术。其具备的优势特点如下：
（1）低功耗：NB-IoT终端的待机时间最长可达10年之久。
（2）低成本：模组成本预期在5美元以内；大规模量产后芯片价格可能降至1~2美元。
（3）广覆盖：覆盖能力强，链路预算（MCL）比现有的GPRS网络高出20dB。
（4）海量连接：NB-IoT一个小区能够支持超过5万个连接。
在容量方面，NB-IoT比现有的无线技术提升了50倍到100倍的接入能力。由于其是在LTE基础上发展起来的，使用授权频段，可叠加在现有电信运营商的2G/3G/4G蜂窝网络上，现有基站的复用率会大大提升，降低了部署成本。总体而言，NB-IoT全面超越其他技术，成为最适合长距离、低速率、低功耗物联网业务的通信技术。
在标准制定方面，NB-IoT技术协议于2016年6月获得了3GPP无线接入网（RAN）技术规范组会议通过，是3GPP在2016年提出的3个技术标准之一。该技术协议从立项到协议冻结仅用时半年多，是历史上建立最快的3GPP标准之一。NB-IoT技术标准的快速确立为其快速进入预商用/商用阶段奠定了基础。
2 NB-IoT的应用与展望
NB-IoT是典型的窄带通信技术，通过对无线资源的整合利用，牺牲了底层数据传输的速率和时延，换来了功耗性能提升和成本优势。NB—IoT技术可满足对低功耗、长待机、深覆盖、大容量有要求的低速率业务需求，适合静态业务、对时延低敏感、非连续移动、实时传输数据的业务场景。NB-IoT有着广阔的应用前景。
1)公共事业
NB-1oT技术可实现高密度、大容量、深度的地下覆盖，有着低成本、低功耗、端到端集成、大数据应用的优势．可在表类业务和水务系统监控业务等公共事业应用中发挥积极作用。
a)表类
包括智能水表、智能气表、智能热表等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过NB—IoT技术实现智能抄表，节省人工成本；并可每日多次上报数据，实现忙时闲时分阶段收费。
b)水务系统监控包括水管和水箱泄漏检测、水质监测等。
2)智慧城市
智慧城市以新一代信息技术为支撑，通过感知网络的广泛应用．强化城市系统的自动感知、全面互联、协调运作能力，是提升城市基础设施、运行管理、产业发展、公共服务、资源集约等整体功能和城市品质的新型城市发展战略。NB—loT技术可在以下方面发挥作用。
a)智能停车
主要用于路边停车场景。在每个车位设置一个停车传感器。通过手机APP寻找停车位、付款、查找车辆等。智能停车可以实现车位空闲状态发布、车位查询和预定、导航、移动支付以及停车场管理等功能。减少维护人力和部署成本。
b)智能垃圾桶
通过声波传感器监测垃圾箱是否已满，上报规划垃圾车最优路线，降低人力成本，提升运维效率，节能环保。
c)智能灯杆
智慧城市、安全城市带来路灯广泛升级的需求，推动政府公共事业服务合作，降低维护成本，保障夜行安全。路灯分散、数量大，采用NB—loT覆盖有较大优势，能实现自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗等功能。
d)智能窖井盖
主动感知井盖状态(水位监控、位置上报、破损监控)，实现及时预警、指挥联动等一体化实时监控和管理
3)生活消费
NB-1oT具备低功耗、小尺寸、低速率和低成本优势，可以满足部分消费及医疗对通信技术的相关需求。
a)老人、孩子、宠物跟踪独居在家的老人和孩子是弱势群体，往往需要及时提供帮助。借助智能穿戴设备，可以对老人和孩子进行实时跟踪，确保他们的健康和安全。用户可以在智能手机或其他设备上接收实时监测结果。同样，该跟踪方法也可以用于宠物跟踪，避免宠物丢失或被盗。
b)共享单车
将M2MSIM卡嵌入自行车中，实现自行车位置监控，自行车租赁公司就可以方便找到自行车。一旦自行车被盗，警方可以通过SIM卡方便快捷地找到被盗的自行车。良好的管理手段可以大幅度减少共享单车的维护成本。
4)工业应用
工厂的自动化制造和生产中有许多不同类型的传感器和设备，NB—loT可以实现设备状态监控、工业控制、进程与安全监控，保证生产效率，并且通过远程监控提高人工效率。此外，也可以应用于能源基础设施、石油与天然气监控、自动贩卖机和管道管廊安全监控等方面。
5)智慧建筑
安全一直是人类生活的非常重要的方面。人们总是希望保证家庭安全，警报和事件检测有助于将检测到的危险快速通知用户。智慧建筑通过对于建筑进行改造，加入监测温湿度、安全、有害气体、水流等的传感器，并定时将监测信息上传，提供智能保护，防止入侵，方便了管理者的监管，更方便了用户使用。
另外，NB-IoT的网络覆盖优势对电梯物联网也有较大优势，电梯的控制箱大多在楼顶，通过接人CAN(控制器局域网)总线来获取数据。因电梯具备独立性和高值特性。利用NB-1oT的网络覆盖优势可方便管理固定资产。
6)智慧物流
NB-1oT的网络覆盖优势还可应用于物流的跟踪管理，包括集装箱和资产的跟踪等。
a)集装箱跟踪
在集装箱或物流车上安装大量的传感器，保证能实时跟踪货物的位置和状态。当货物位置或状态发生了变化，能及时发出通知或向管理人员告警，以便他们实时获取状态，并能提供信息，作为下一步工作的参考。保障货物安全以及高效运作。
b)资产跟踪
资产跟踪主要通过监听资产上模块的位置信息广播完成。资产通常使用GPS(全球定位系统)技术跟踪，这种服务适合在大型工业资产和运输管理行业中使用．通过安装在资产中的跟踪模块，依靠信息采集传感器，可以收集和管理与资产的当前地理位置等相关的数据。资产跟踪有助于资产所有者跟踪资产，并对突发事件做出及时反应。
7)农业与环境
农业与环境发展应用迫切需要低功耗、低成本的传感器．NB．IoT正好能满足这一需求。
a)农业应用
温湿度、二氧化碳、盐碱度等传感器的应用对于农业提高产量、减少水资源的消耗等有重要的意义。通过传感器可以定期上传数据，实现对农业的有效监控。
b)家畜监控
开发传感器以确保喂养家畜有较合理的营养搭配，在提高产量的同时，减少家畜饲料的浪费。在饲料喂养设备中安装传感器，通过传感器的测量数据，可以快速识别、评估和校正家畜饲料的用量。
c)环境监控
NB—IoT在水质监测、土壤检测、森林火灾监控、危险品监控等方面也可以有相应的开发应用。
3结束语
NB-IoT不仅推动了物联网产业的发展，还提升了物联网技术在各个行业的普及率，为芯片、模组、终端等制造企业带来下一个巨大的潜在市场。未来中国物联网产业将与全球物联网产业生态趋于同步，最终实现万物互联。
4参考文献：
[1]解运洲. NB-IoT 技术详解与行业应用. 科学出版社,2017,5.
[2]贾振堂, 陈琳, 袁三男, 等. 现代通信新技术, 中国电力出版社. 2016,3.
论文作者:曹春勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/23
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