【中國安防展覽網 智慧城市】基于蜂窩的窄帶物聯網(NB-IoT)是低功耗廣域網絡(Low Power Wide Area Network,LPWAN)的重要通信技術標準之一，是推動由互聯網時代邁向“萬物互聯”的物聯網時代重要現代通信信息技術。
NB-IoT規?；瘧贸躏@
近幾年，NB-IoT在國家政策、運營商、產業界的支持和傾情投入下，得到了長足的發展和廣泛的應用，“端-管-云-用”的產業鏈日益完備，與諸多垂直行業進行應用，如消防煙感探測、城市水表自動抄表、下水井蓋監測等，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?；瘧萌〉昧艘欢ǖ慕洕б?。
NB-IoT通信網絡作為基礎設施，通過三大運營商兩年的努力建設，截止2018年底，中國電信建成了40余萬個NB-IoT基站，實現城鄉全覆蓋；中國聯通也不甘落后，建成了30萬個基站，中國移動則號稱實現了全國縣級以上區域連續覆蓋。
工信部要求，到2020年，NB-IoT網絡實現全國普遍覆蓋，面向室內、交通路網、地下管網等應用場景實現深度覆蓋，基站規模達到150萬個。
適應物聯網時代的技術特征
與2G/3G/4G等蜂窩通信技術相比，NB-IoT的大連接、廣覆蓋、低功耗、低成本的特點，既體現了自身的技術優勢，也補齊了2G/3G/4G等移動通信技術的短板，同時也是以萬物連接為特征的物聯網時代的必然技術要求。
大連接
大連接是指NB-IoT單基站同時支持的終端連接數量比2G/3G/4G傳統移動通信網絡連接能力高出50-100 倍，單個基站小區可支持5萬個NB-IoT終端接入。這符合物聯網時代百億級連接數量的連接特征和要求。如果傳統蜂窩通信網絡通過增加基站數量的來滿足這樣數量級的連接要求，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，通常可以達到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的電動自行車監管技術比拼測試，開始只是測試監管闖紅燈，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找到。后某運營商花了半個小時就找到了，這就體現了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，射頻和天線基本上都是復用的?？梢灾苯釉诂F有的移動通信網絡設施上進行NB-IoT的同時部署；二是指基于NB-IoT的物聯網終端的成本低，經過協議的精簡設計，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幾元的設備連接費僅相當于現在動輒每年數百元的4G流量費的零頭。
下表是湖南某市交警電動自行車防盜監管運營商對兩輪電動車服務收費方案，從包含的服務項目和服務期限來看，費用還是比較低的。
(數據來源紅網)
低功耗
低功耗主要是NB-IoT通常應用在低頻次、小數據、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，使電池達到數年甚至10年的持續供電使用壽命。
不久前，某共享單車的監管人員通過后臺發現有近100輛單車的位置定位在某廢品收購站內，監管人員“按圖索驥”來到該廢品收購站后發現的不是一輛輛共享單車，而是已經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，才使得監管人員能夠發現被盜拆的單車，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，因此其已經逐步被廣泛應用到城市智能停車、智能抄表、智能路燈、智能樓宇等智慧城市建設中，更加廣泛的被運用到物聯網領域，為提升廣大人民群眾的獲得感、幸福感和安全感發揮出越來越重要的作用。
同時，筆者注意到，通過NB-IoT網絡連接的大多數物聯網終端設備的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生收益的10%，這對運營商來說是一項嚴峻的挑戰，筆者認為NB-IoT的規模化商用、連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。
根據柳州交警在微博上公布的數據，2018年該市兩輪電動車保有量達到了121.2萬輛，與之相對應的是，交通管理任務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，伴隨外賣配送新業態的出現，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主體。
據鄭州市公安局統計，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，近5年電動車肇事致人傷殘和死亡人數年均分別上升8.6%和13.5%，通過技術手段加強對城市電動車的監管已經勢在必行。
NB-IoT的優勢能夠滿足城市電動車大規模物聯場景的需求，通過置入內嵌NB-IoT通信模塊的防盜標簽，由交通管理部門聯合運營商，通過系統周期上報電動車位置和狀態信息，實現防盜報警及追蹤、交通違章糾正處罰等監管功能。
如由鄭州市公安局牽頭實施的城市電動車監管平臺已經正式部署， NB-IoT防盜車牌安裝數已突破200萬，旨在實現電動車盜竊案件大幅下降、道路交通秩序有效改善、電動車引起的火災全面防控的總體工作目標，據悉該套系統在偵破電動車盜竊案中發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，因為這個智能鎖相當于一臺功能手機，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”，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了共享單車NB-IoT物聯網智能鎖，并開始正式應用到自家小黃車上，逐步取代了機械鎖，這也是NB-IoT在共享單車行業的應用，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,穩定率的NB-IoT網絡解鎖響應速度更快，不但實現了車輛“秒解鎖”，而且還可通過數據傳輸實現“隨機密碼”；再就是基于運營商廣覆蓋、深覆蓋的NB-IoT網絡,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雙模制式組網的共享單車智能解鎖方案，除了具備上述的優點外，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一管理是近些年城市管理的一項重要內容，其難處在于，以往城市停車場在建設的時候，均沒有考慮到以后智能化管理需求，事先沒有預埋網線、供電預留等，因此普遍存在需要工程化改造，除了埋設車位檢測器外，還要考慮供電設施、網絡設施，尤其是地下停車位，一般存在移動通信網絡盲區，就必需采取有線網絡加中繼的方式與管理平臺連接，這難免會出現對停車場的“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用到工程實踐中后，其優勢是不言而喻的，大有風卷殘云之勢。其優點主要體現在：一是安裝簡單，只需要把檢測器預埋在相應的車位上即可，破壞性改造小，改造周期短；二是連接簡單，不需要有線網絡和中繼設備，內置在檢測器中的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；三是供電成本低，由于NB-IoT終端的功耗低，其內置電池可以持續供電3年以上，經過技術優化后會達到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智能化停車場的技術方案比較如下表所示。
(表格來源互聯網)
當前，人類社會正步入物聯網時代，據統計，70%的物聯網連接需求具有數據傳輸量少、非時間敏感、靜態或慢移動等特征，對地下設備、偏遠地區的設備長期免維護的需求還有低功耗的要求，這些物聯網設備、終端的需求特征，都是低功耗廣域網絡的技術特點，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絡的重要通信標準之一的NB-IoT，一定會在“萬物互聯”的物聯網時代大放異彩。（作者：湖南省交通運輸廳科技信息中心 喬川龍）
移動版
智慧城市網APP
智慧城市網小程序
微信公眾號
