NB-IoT 的發(fā)展背景

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸與擴展的一種網(wǎng)絡(luò)，其按照事先約定的協(xié)議，利用信息傳感設(shè)備將世間萬物與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行物與物、人與物之間的信息交換和通信，從而進一步實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)測控制和管理。IoT既包括一些高速率業(yè)務(wù)，也包括一些低速率業(yè)務(wù)。帶寬超過155 kbps以上的網(wǎng)絡(luò)一般被稱為寬帶網(wǎng)絡(luò)，窄帶是相對于寬帶而言的，窄帶的特點是接入速度慢，傳輸速率低。低速率業(yè)務(wù)市場通常基于低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)。根據(jù)頻譜是否授權(quán)，低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)又可分為工作于未授權(quán)頻譜的技術(shù)與工作于授權(quán)頻譜的技術(shù)，NB-IoT工作于授權(quán)頻譜下。由于低速率業(yè)務(wù)占據(jù)了大量的IoT 業(yè)務(wù)，NB-IoT的需求空間巨大。

NB-IoT 主要技術(shù)特點與關(guān)鍵屬性

NB-IoT 的主要技術(shù)特點包括廣覆蓋、強鏈接、低功耗、低成本。下面分別進行具體介紹：

廣覆蓋。在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有無線技術(shù)的覆蓋面積更廣，可以擴大到100 倍。由于采用重傳和低階調(diào)制等機制，其穿透性能更好。對于構(gòu)筑物內(nèi)、地下管網(wǎng)、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應(yīng)用同樣適用。

強鏈接。與現(xiàn)有的無線技術(shù)相比，在同一個基站的情況下，NB-IoT能夠提供的接入數(shù)更多。NB-IoT 一個扇區(qū)就可以支持10萬個NB-IoT終端連接。

低功耗。NB-IoT功耗僅為2G的1/10，NB-IoT 終端模塊的待機時間長，能夠達到10年。

低成本。NB-IoT 可以重用站點基礎(chǔ)設(shè)施，可以復(fù)用射頻和天線，因此部署成本能夠降低。另外對于NB-IoT 芯片來講，低速率、低功耗、低帶寬的技術(shù)特點也可以使得相關(guān)模塊的成本得到降低。根據(jù)NB-IoT 的主要技術(shù)標準，其相應(yīng)具有以下幾個關(guān)鍵屬性：低速率屬性、高時延屬性、低頻次屬性、移動性弱的屬性。

NB-IoT 在水務(wù)行業(yè)的潛在應(yīng)用場景

考慮到NB-IoT 技術(shù)的具體特性， NB-IoT 比較適合應(yīng)用于低功耗/長待機、深覆蓋、大容量有需求的低速率業(yè)務(wù)。另外，由于NB-IoT移動性較弱，更適合靜態(tài)或非連續(xù)移動、非實時傳輸數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)場景，并且這些業(yè)務(wù)對時延也并不是很敏感。具體到水務(wù)行業(yè)，可以考慮應(yīng)用NB-IoT 的業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)場景如下：

自主異常報告業(yè)務(wù)類型。如智能消火栓、智能井蓋等設(shè)備狀態(tài)異常的通知報警等，上行數(shù)據(jù)極小數(shù)據(jù)量需求（十字節(jié)量級），周期多以月、天為單位。

自主周期報告業(yè)務(wù)類型。如智能水表的測量報告、水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳報告等，上行較小數(shù)據(jù)量需求（百字節(jié)量級），周期多以天、小時為單位。

網(wǎng)絡(luò)指令業(yè)務(wù)類型。如抄表請求、水樣取樣請求、開啟/關(guān)閉設(shè)備（綠化灌溉）、屋頂水箱鎖觸發(fā)等，下行極小數(shù)據(jù)量需求（十字節(jié)量級），周期多以天、小時為單位。

軟件更新業(yè)務(wù)類型。如水務(wù)業(yè)務(wù)相關(guān)軟件打補丁或更新，上行下行較大數(shù)據(jù)量需求（千字節(jié)量級），周期多以年、月為單位。

基于NB-IoT 的智慧水務(wù)

以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息通信技術(shù)的顯著進步和低成本傳感器核心技術(shù)的突破，深刻地改變著傳統(tǒng)水務(wù)產(chǎn)業(yè)形態(tài)，催生了大量新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式，特別是與云計算、大數(shù)據(jù)的進一步結(jié)合。NB-IoT 利用運營商的網(wǎng)絡(luò)組織物聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)整個城市一張網(wǎng)。NB-IoT 終端數(shù)據(jù)采集后直接上傳到云端，可進一步進行大數(shù)據(jù)分析，便于維護和管理，為智慧水務(wù)建設(shè)提供了先進的技術(shù)手段。

NB-IoT 的部署方案

將NB-IoT 應(yīng)用于水務(wù)行業(yè)，部署架構(gòu)通常包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層，具體又可以細分為NB-IoT 終端、NB-IoT基站、NB-IoT 核心網(wǎng)、IoT 平臺和水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心，參見圖1所示。以上各部分的功能分別介紹如下：

NB-IoT 終端：包括智能水表、壓力表、流量計、水質(zhì)儀表、智能消火栓、智能井蓋等各種監(jiān)測傳感器，終端集成NB-IoT 模組，與NB-IoT 基站連接，智能終端通過NB-IoT 基站將信息上傳給IoT 平臺。

NB-IoT 基站：為終端提供無線接入服務(wù)，并將采集到的終端上報的數(shù)據(jù)發(fā)給IoT 網(wǎng)關(guān)。這里主要采用運營商已架設(shè)的LTE 基站，部署方式主要分為獨立部署、保護帶部署和帶內(nèi)部署。

NB-IoT 核心網(wǎng)：識別NB-IoT 終端的有效性、存儲NBIoT終端的數(shù)據(jù)，和IoT 平臺對接，將NB-IoT 終端的數(shù)據(jù)提供給IoT 平臺。

IoT 平臺：完成各類業(yè)務(wù)的處理，包括設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理等，并將處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到行業(yè)應(yīng)用中心或NB-IoT 終端。

水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心：水務(wù)行業(yè)應(yīng)用中心是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的上層控制中心，根據(jù)水務(wù)行業(yè)需求進行應(yīng)用平臺及APP 的開發(fā)，接收水務(wù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并控制NB-IoT 終端。