【中國安防展覽網(wǎng) 智慧城市】基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)是低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(Low Power Wide Area Network,LPWAN)的重要通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，是推動由互聯(lián)網(wǎng)時代邁向“萬物互聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)時代重要現(xiàn)代通信信息技術(shù)。
NB-IoT規(guī)?；瘧?yīng)用初顯
近幾年，NB-IoT在國家政策、運營商、產(chǎn)業(yè)界的支持和傾情投入下，得到了長足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，“端-管-云-用”的產(chǎn)業(yè)鏈日益完備，與諸多垂直行業(yè)進行應(yīng)用，如消防煙感探測、城市水表自動抄表、下水井蓋監(jiān)測等，取得了較好的社會效益，如江西鷹潭市的NB-IoT智慧城市示范，通過規(guī)?；瘧?yīng)用取得了一定的經(jīng)濟效益。
NB-IoT通信網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)設(shè)施，通過三大運營商兩年的努力建設(shè)，截止2018年底，中國電信建成了40余萬個NB-IoT基站，實現(xiàn)城鄉(xiāng)全覆蓋；中國聯(lián)通也不甘落后，建成了30萬個基站，中國移動則號稱實現(xiàn)了全國縣級以上區(qū)域連續(xù)覆蓋。
工信部要求，到2020年，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全國普遍覆蓋，面向室內(nèi)、交通路網(wǎng)、地下管網(wǎng)等應(yīng)用場景實現(xiàn)深度覆蓋，基站規(guī)模達到150萬個。
適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)時代的技術(shù)特征
與2G/3G/4G等蜂窩通信技術(shù)相比，NB-IoT的大連接、廣覆蓋、低功耗、低成本的特點，既體現(xiàn)了自身的技術(shù)優(yōu)勢，也補齊了2G/3G/4G等移動通信技術(shù)的短板，同時也是以萬物連接為特征的物聯(lián)網(wǎng)時代的必然技術(shù)要求。
大連接
大連接是指NB-IoT單基站同時支持的終端連接數(shù)量比2G/3G/4G傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡(luò)連接能力高出50-100 倍，單個基站小區(qū)可支持5萬個NB-IoT終端接入。這符合物聯(lián)網(wǎng)時代百億級連接數(shù)量的連接特征和要求。如果傳統(tǒng)蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)通過增加基站數(shù)量的來滿足這樣數(shù)量級的連接要求，在成本投入上那是不可想象的！
廣覆蓋
廣覆蓋一方面是NB-IoT基站通信距離遠，通?？梢赃_到15km，另一方面是信號穿透能力強，深覆蓋、廣覆蓋，能覆蓋到地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方，可以有效避免信號覆蓋盲區(qū)的問題。
鄭州市公安局曾組織三大運營商參與基于NB-IoT的電動自行車監(jiān)管技術(shù)比拼測試，開始只是測試監(jiān)管闖紅燈，后公安局專門附加了一個案例，沒有通知廠家，把電動車藏到三層地下室，要求在兩個小時之內(nèi)找到。后某運營商花了半個小時就找到了，這就體現(xiàn)了NB-IoT的信號深覆蓋能力。
低成本
低成本一是指NB-IoT無需重新建網(wǎng)，射頻和天線基本上都是復(fù)用的?？梢灾苯釉诂F(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施上進行NB-IoT的同時部署；二是指基于NB-IoT的物聯(lián)網(wǎng)終端的成本低，經(jīng)過協(xié)議的精簡設(shè)計，NB-IoT終端芯片和通信模組成本可以控制在20元以下；三是用戶使用的服務(wù)費成本支出低，如中國電信推出的NB-IoT套餐8年的連接費用才僅僅105元，年均10幾元的設(shè)備連接費僅相當(dāng)于現(xiàn)在動輒每年數(shù)百元的4G流量費的零頭。
下表是湖南某市交警電動自行車防盜監(jiān)管運營商對兩輪電動車服務(wù)收費方案，從包含的服務(wù)項目和服務(wù)期限來看，費用還是比較低的。
(數(shù)據(jù)來源紅網(wǎng))
低功耗
低功耗主要是NB-IoT通常應(yīng)用在低頻次、小數(shù)據(jù)、非時間敏感等特點的場景，在此情況下，終端更長時間駐留在深睡眠以達到省電的目的。另一方面是出于免維護的要求，有些應(yīng)用部署在偏遠或者地下，電池供電或者更換電池都受制于條件，因此通常情況下，對NB-IoT終端提出省電要求，使電池達到數(shù)年甚至10年的持續(xù)供電使用壽命。
不久前，某共享單車的監(jiān)管人員通過后臺發(fā)現(xiàn)有近100輛單車的位置定位在某廢品收購站內(nèi)，監(jiān)管人員“按圖索驥”來到該廢品收購站后發(fā)現(xiàn)的不是一輛輛共享單車，而是已經(jīng)被暴力拆解后變成廢舊鋼材的一捆捆五顏六色(含其他品牌)共享單車“尸身”，也就是說即使被拆機后，共享單車的智能鎖的電池依然可以供電，才使得監(jiān)管人員能夠發(fā)現(xiàn)被盜拆的單車，這就是低功耗的強大之處。
NB-IoT在城市交通管理中的應(yīng)用
正是因為NB-IoT具有覆蓋更廣、連接更多、成本更低、功耗更少等突出特質(zhì)，因此其已經(jīng)逐步被廣泛應(yīng)用到城市智能停車、智能抄表、智能路燈、智能樓宇等智慧城市建設(shè)中，更加廣泛的被運用到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，為提升廣大人民群眾的獲得感、幸福感和安全感發(fā)揮出越來越重要的作用。
同時，筆者注意到，通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)連接的大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的ARPU值(Average Revenue Per User，每用戶平均收入)不及一臺智能手機為運營商所產(chǎn)生收益的10%，這對運營商來說是一項嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，筆者認為NB-IoT的規(guī)?；逃谩⑦B接是保證運營商能夠獲取利潤的起碼要求。
電動車防盜
電動車在為城市群眾出行帶來綠色、低碳、便捷的同時，也為城市交通管理帶來諸多挑戰(zhàn)。
根據(jù)柳州交警在微博上公布的數(shù)據(jù)，2018年該市兩輪電動車保有量達到了121.2萬輛，與之相對應(yīng)的是，交通管理任務(wù)量較之往年增加了至少3倍。交通違法行為中，電動車隨意穿行、闖紅燈、逆行、上高架橋等情況層出不窮，伴隨外賣配送新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，以電動車為載體的外賣配送小哥為了趕單，日益成為不可忽略的城市交通違章違規(guī)主體。
據(jù)鄭州市公安局統(tǒng)計，全市電動車保有量達300萬臺，2017年鄭州市公安局受理的侵財類案件中電動車盜竊案件占80%；在交通事故中，30%~40%的交通事故與電動車有關(guān)，近5年電動車肇事致人傷殘和死亡人數(shù)年均分別上升8.6%和13.5%，通過技術(shù)手段加強對城市電動車的監(jiān)管已經(jīng)勢在必行。
NB-IoT的優(yōu)勢能夠滿足城市電動車大規(guī)模物聯(lián)場景的需求，通過置入內(nèi)嵌NB-IoT通信模塊的防盜標(biāo)簽，由交通管理部門聯(lián)合運營商，通過系統(tǒng)周期上報電動車位置和狀態(tài)信息，實現(xiàn)防盜報警及追蹤、交通違章糾正處罰等監(jiān)管功能。
如由鄭州市公安局牽頭實施的城市電動車監(jiān)管平臺已經(jīng)正式部署， NB-IoT防盜車牌安裝數(shù)已突破200萬，旨在實現(xiàn)電動車盜竊案件大幅下降、道路交通秩序有效改善、電動車引起的火災(zāi)全面防控的總體工作目標(biāo)，據(jù)悉該套系統(tǒng)在偵破電動車盜竊案中發(fā)揮的作用正逐漸得到驗證。
1、共享單車管理
記得共享單車剛上市的時候，ofo小黃車的固定密碼機械鎖與摩拜單車的智能鎖比起來給人一種很low的感覺，其實起初摩拜單車也存在不足，就是摩拜單車的腳踏板在助力騎行者騎行的同時，還肩負著為單車基于GPRS的智能鎖提供電源支持的任務(wù)，因為這個智能鎖相當(dāng)于一臺功能手機，功耗大，待機時間不長。一旦電量耗盡，沒有持續(xù)的電源補充的話，對于騎行者來說，單車就不可再使用，對于運營方來說，單車會在其管理平臺上“失聯(lián)”，一輛成本2000元的單車可能就此“報廢”。
不過不久ofo便宣布與中國電信和華為共同研發(fā)了共享單車NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)智能鎖，并開始正式應(yīng)用到自家小黃車上，逐步取代了機械鎖，這也是NB-IoT在共享單車行業(yè)的應(yīng)用，其意義不言而喻。
首先，在與摩拜單車的競爭中，ofo算是扳回一城；其次,穩(wěn)定率的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)解鎖響應(yīng)速度更快，不但實現(xiàn)了車輛“秒解鎖”，而且還可通過數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)“隨機密碼”；再就是基于運營商廣覆蓋、深覆蓋的NB-IoT網(wǎng)絡(luò),即使ofo單車被停在地下車庫、地下室、地下管道等信號難以覆蓋的場景,用戶都可以實現(xiàn)輕松解鎖,這無疑為用戶騎行帶來更大空間。
隨后，摩拜單車也宣布推出基于eMTC/NB-IoT雙模制式組網(wǎng)的共享單車智能解鎖方案，除了具備上述的優(yōu)點外，這種智能鎖的低功耗特點，就再也不需要通過用戶騎行來為其充電了。
2、優(yōu)化城市停車位資源
隨著城市機動化出行日益普及，城市停車位資源約束也逐漸成為制約機動化出行的短板，停車難、找車位難成為困擾廣大司乘人員的老大難問題，利用率低同時也造成了停車位資源的浪費。
對城市停車位資源實行智能化統(tǒng)一管理是近些年城市管理的一項重要內(nèi)容，其難處在于，以往城市停車場在建設(shè)的時候，均沒有考慮到以后智能化管理需求，事先沒有預(yù)埋網(wǎng)線、供電預(yù)留等，因此普遍存在需要工程化改造，除了埋設(shè)車位檢測器外，還要考慮供電設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，尤其是地下停車位，一般存在移動通信網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)，就必需采取有線網(wǎng)絡(luò)加中繼的方式與管理平臺連接，這難免會出現(xiàn)對停車場的“開膛破肚”式的改造，因此改造成本比較高、周期長。
當(dāng)基于NB-IoT地磁檢測器的智能化停車場改造方案提出來并應(yīng)用到工程實踐中后，其優(yōu)勢是不言而喻的，大有風(fēng)卷殘云之勢。其優(yōu)點主要體現(xiàn)在：一是安裝簡單，只需要把檢測器預(yù)埋在相應(yīng)的車位上即可，破壞性改造小，改造周期短；二是連接簡單，不需要有線網(wǎng)絡(luò)和中繼設(shè)備，內(nèi)置在檢測器中的NB-IoT通信模塊可以直接連接到基站上，而且由于NB-IoT的深覆蓋和穿透能力強，對地下停車場也可以做到全覆蓋，基本不存在信號盲區(qū)；三是供電成本低，由于NB-IoT終端的功耗低，其內(nèi)置電池可以持續(xù)供電3年以上，經(jīng)過技術(shù)優(yōu)化后會達到5年以上，不需要額外電源供電，可以做到長期免維護。
NB-IoT地磁檢測方案與傳統(tǒng)智能化停車場的技術(shù)方案比較如下表所示。
(表格來源互聯(lián)網(wǎng))
當(dāng)前，人類社會正步入物聯(lián)網(wǎng)時代，據(jù)統(tǒng)計，70%的物聯(lián)網(wǎng)連接需求具有數(shù)據(jù)傳輸量少、非時間敏感、靜態(tài)或慢移動等特征，對地下設(shè)備、偏遠地區(qū)的設(shè)備長期免維護的需求還有低功耗的要求，這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、終端的需求特征，都是低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點，可以說是為其量身制作，因此，我們有理由相信作為低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)的重要通信標(biāo)準(zhǔn)之一的NB-IoT，一定會在“萬物互聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)時代大放異彩。（作者：湖南省交通運輸廳科技信息中心 喬川龍）
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