NB-IoT 的發展背景

物聯網（IoT）是在互聯網基礎上延伸與擴展的一種網絡，其按照事先約定的協議，利用信息傳感設備將世間萬物與互聯網連接起來，進行物與物、人與物之間的信息交換和通信，從而進一步實現智能化識別、定位、跟蹤、監測控制和管理。IoT既包括一些高速率業務，也包括一些低速率業務。帶寬超過155 kbps以上的網絡一般被稱為寬帶網絡，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。低速率業務市場通常基于低功耗廣域網技術。根據頻譜是否授權，低功耗廣域網技術又可分為工作于未授權頻譜的技術與工作于授權頻譜的技術，NB-IoT工作于授權頻譜下。由于低速率業務占據了大量的IoT 業務，NB-IoT的需求空間巨大。

NB-IoT 主要技術特點與關鍵屬性

NB-IoT 的主要技術特點包括廣覆蓋、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比現有無線技術的覆蓋面積更廣，可以擴大到100 倍。由于采用重傳和低階調制等機制，其穿透性能更好。對于構筑物內、地下管網、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應用同樣適用。

強鏈接。與現有的無線技術相比，在同一個基站的情況下，NB-IoT能夠提供的接入數更多。NB-IoT 一個扇區就可以支持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 可以重用站點基礎設施，可以復用射頻和天線，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、低帶寬的技術特點也可以使得相關模塊的成本得到降低。根據NB-IoT 的主要技術標準，其相應具有以下幾個關鍵屬性：低速率屬性、高時延屬性、低頻次屬性、移動性弱的屬性。

NB-IoT 在水務行業的潛在應用場景

考慮到NB-IoT 技術的具體特性， NB-IoT 比較適合應用于低功耗/長待機、深覆蓋、大容量有需求的低速率業務。另外，由于NB-IoT移動性較弱，更適合靜態或非連續移動、非實時傳輸數據的業務場景，并且這些業務對時延也并不是很敏感。具體到水務行業，可以考慮應用NB-IoT 的業務類型和業務場景如下：

自主異常報告業務類型。如智能消火栓、智能井蓋等設備狀態異常的通知報警等，上行數據極小數據量需求（十字節量級），周期多以月、天為單位。

自主周期報告業務類型。如智能水表的測量報告、水質監測數據上傳報告等，上行較小數據量需求（百字節量級），周期多以天、小時為單位。

網絡指令業務類型。如抄表請求、水樣取樣請求、開啟/關閉設備（綠化灌溉）、屋頂水箱鎖觸發等，下行極小數據量需求（十字節量級），周期多以天、小時為單位。

軟件更新業務類型。如水務業務相關軟件打補丁或更新，上行下行較大數據量需求（千字節量級），周期多以年、月為單位。

基于NB-IoT 的智慧水務

以物聯網為代表的信息通信技術的顯著進步和低成本傳感器核心技術的突破，深刻地改變著傳統水務產業形態，催生了大量新技術、新產品、新模式，特別是與云計算、大數據的進一步結合。NB-IoT 利用運營商的網絡組織物聯網，可實現整個城市一張網。NB-IoT 終端數據采集后直接上傳到云端，可進一步進行大數據分析，便于維護和管理，為智慧水務建設提供了先進的技術手段。

NB-IoT 的部署方案

將NB-IoT 應用于水務行業，部署架構通常包括感知層、網絡層、平臺層和應用層，具體又可以細分為NB-IoT 終端、NB-IoT基站、NB-IoT 核心網、IoT 平臺和水務行業應用中心，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、水質儀表、智能消火栓、智能井蓋等各種監測傳感器，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，并將采集到的終端上報的數據發給IoT 網關。這里主要采用運營商已架設的LTE 基站，部署方式主要分為獨立部署、保護帶部署和帶內部署。

NB-IoT 核心網：識別NB-IoT 終端的有效性、存儲NBIoT終端的數據，和IoT 平臺對接，將NB-IoT 終端的數據提供給IoT 平臺。

IoT 平臺：完成各類業務的處理，包括設備管理、數據管理等，并將處理后的結果轉發到行業應用中心或NB-IoT 終端。

水務行業應用中心：水務行業應用中心是物聯網業務的上層控制中心，根據水務行業需求進行應用平臺及APP 的開發，接收水務業務數據并控制NB-IoT 終端。