王明浩++吳韶波

摘 要：城市的快速化發(fā)展帶來了交通堵塞、環(huán)境污染等一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，其中智慧城市作為傳統(tǒng)數(shù)字城市進(jìn)化形成的高級(jí)形態(tài)，為解決城市發(fā)展問題，創(chuàng)造良好的生活環(huán)境提供了更好的機(jī)遇，將成為城市治理模式創(chuàng)新的重點(diǎn)。智慧城市的發(fā)展離不開物聯(lián)網(wǎng)。NB-IoT作為即將到來的5G時(shí)代的三大標(biāo)準(zhǔn)之一，主要面向物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，以其容量低、覆蓋廣、成本低和功耗低等優(yōu)點(diǎn)在智慧城市建設(shè)中扮演著重要角色。文中簡要介紹了NB-IoT技術(shù)，并詳細(xì)探討了其在智慧城市建設(shè)過程中的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智慧城市；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；NB-IoT；5G

中圖分類號(hào)：TP391；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）07-00-04

0 引 言

智慧城市是以最新一代物聯(lián)網(wǎng)科技為基石打造的高度現(xiàn)代化的城市狀態(tài)。在互聯(lián)網(wǎng)媒體、AIP、Living Lab等途徑的輔助下，城市將具備無時(shí)不有的互聯(lián)、無處不在的感知，高度智慧型的應(yīng)用以及全面協(xié)調(diào)可持續(xù)的創(chuàng)新等特征。其實(shí)質(zhì)是將萬物互聯(lián)的思想理念通過現(xiàn)代信息技術(shù)在城市建設(shè)中予以實(shí)現(xiàn)，以期達(dá)到對(duì)城市的智能化管理，提高城市居民的生活品質(zhì)，便利人們的日常生活。

物聯(lián)網(wǎng)即物與物相連的網(wǎng)絡(luò)，以傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)為框架，將網(wǎng)絡(luò)定義延伸至任意物品之間的通信和互聯(lián)。從技術(shù)手段層面上說，物聯(lián)網(wǎng)主要分為網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和感知層。感知層如同人類神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)末梢，遍布低功耗傳感器，用于采集原始信息和起到對(duì)物體進(jìn)行認(rèn)知的作用。網(wǎng)絡(luò)層就好比人類的神經(jīng)元，由四通八達(dá)的通信網(wǎng)絡(luò)組成，負(fù)責(zé)對(duì)“神經(jīng)末梢”收集的信息進(jìn)行傳遞和加工。應(yīng)用層為用戶和物聯(lián)網(wǎng)之間搭建了一個(gè)橋梁，通過對(duì)市場(chǎng)需求的精確分析，為用戶提供智能化的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)城市信息化、智能化的必要工具和手段，而智慧城市也是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)之一。二者相輔相成，相互促進(jìn)。

1 NB-IoT技術(shù)

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）即基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)，作為傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)，它可由電信運(yùn)營商直接部署在傳統(tǒng)LTE網(wǎng)絡(luò)上，升級(jí)較為方便且只占用大約180 kHz的頻帶。即將到來的5G時(shí)代要求我們實(shí)現(xiàn)高可靠低時(shí)延的數(shù)據(jù)通信、移動(dòng)寬帶的極大增強(qiáng)和萬物之間的信息互聯(lián)，而萬物互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向便是NB-IoT。

NB-IoT的誕生是為了迎合現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)部署對(duì)支持大系統(tǒng)容量大規(guī)模連接的強(qiáng)烈需求，它要求我們?cè)诒M可能降低信令開銷的同時(shí)，保證低成本低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的蜂窩互聯(lián)。

物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)分為有線和無線兩種類型，基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的NB-IoT屬于低功耗廣域網(wǎng)，即無線組網(wǎng)中的長距離無線通信技術(shù)。

NB-IoT上行鏈路采用了具有單載波特性的SC-FDMA多址方式，使用BPSK或QPSK進(jìn)行調(diào)制。為了使NB-IoT終端功耗盡可能降低以延長設(shè)備待機(jī)時(shí)間，上行鏈路引入了單頻傳輸模式，單頻傳輸模式共占用48個(gè)子載波，除了原來LTE網(wǎng)絡(luò)中規(guī)范的15 kHz子載波間隔，還重新加入了3.75 kHz的子載波間隔以求達(dá)到更大的系統(tǒng)容量。上行鏈路傳輸理論速率約在160～200 kb/s之間。與單頻模式對(duì)應(yīng)的多頻模式子載波間隔為15 kHz，傳輸速率在160～250 kb/s之間。相比而言，多頻方式能達(dá)到更高的峰值速率，而單頻方式能有效降低終端功耗，實(shí)現(xiàn)更大的容量和更廣的覆蓋。

NB-IoT下行鏈路為了盡可能與現(xiàn)有LTE下行鏈路保持一致以便平滑升級(jí)，采用了間隔為15 kHz的OFDMA子載波，調(diào)制方式為QPSK，傳輸速率在160～250 kb/s間，最多有AP0和AP1兩個(gè)天線端口可以支持。

NB-IoT和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比具有更低的設(shè)備功耗、更廣的信號(hào)覆蓋、更低的硬件成本、更大的系統(tǒng)容量。

1.1 大容量

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的不斷增多，現(xiàn)有的TD-LTE和FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)顯然無法繼續(xù)承擔(dān)連接這些設(shè)備的艱巨任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)容量的增加刻不容緩。NB-IoT技術(shù)的引進(jìn)使得網(wǎng)絡(luò)容量比現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)容量理論上增加了50～100倍，而將近十萬個(gè)設(shè)備可以在NB-IoT的一個(gè)基站覆蓋下使用。

1.2 廣覆蓋

NB-IoT室內(nèi)覆蓋能力極強(qiáng)，測(cè)試結(jié)果顯示，NB-IoT在采用獨(dú)立部署模式的情況下，能達(dá)到約160 dB的覆蓋強(qiáng)度。在180 kHz傳輸帶寬下比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了100倍的覆蓋能力，與WiFi等現(xiàn)有短距離傳輸技術(shù)相比更具有十分突出的優(yōu)勢(shì)?？蓪?duì)廣大農(nóng)村地區(qū)，工廠廠房，水庫河流，下水道等地域偏遠(yuǎn)、信號(hào)不易覆蓋的地方進(jìn)行深度覆蓋。

1.3 低功耗

NB-IoT設(shè)備功耗極低，由于網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力強(qiáng)，上行鏈路又加入了單頻模式，其極限發(fā)送功率比GPRS極限發(fā)送功率降低了約90%。同時(shí)芯片模塊在制造工藝的發(fā)展下進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了低功耗低電流運(yùn)作，進(jìn)一步延長了設(shè)備的待機(jī)時(shí)間，使位于高山荒漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)的傳感器設(shè)備在惡劣的自然環(huán)境下也能擁有數(shù)年之久的續(xù)航。

1.4 低成本

NB-IoT由于不僅具有速率低，功耗低，信令簡化等特點(diǎn)，其硬件成本也比傳統(tǒng)通信模塊低廉，芯片價(jià)格預(yù)計(jì)均為五美元，目前市場(chǎng)上3G通信模塊均為十幾美元，4G通信模塊則需二十多美元，因此低成本的NB-IoT設(shè)備將在市場(chǎng)上更具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。

2 NB-IoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

NB-IoT網(wǎng)絡(luò)由NB-IoT終端，NB-IoT基站，NB-IoT核心網(wǎng)，NB-IoT云平臺(tái)和垂直行業(yè)中心組成，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 NB-IoT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（1）NB-IoT終端

NB-IoT終端主要由各種物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備組成，包含各種傳感器和嵌入式芯片，可以方便快捷地接入NB-IoT網(wǎng)絡(luò)中為用戶服務(wù)。

（2）NB-IoT基站

NB-IoT基站支持獨(dú)立部署、保護(hù)帶部署、帶內(nèi)部署三種部署方式。獨(dú)立部署即NB-IoT網(wǎng)絡(luò)利用與LTE頻帶不相重疊的獨(dú)立頻帶進(jìn)行部署，可以利用帶寬為200 kHz的GSM頻段進(jìn)行NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署。保護(hù)帶部署指使用目前還沒有被開發(fā)的LTE網(wǎng)絡(luò)邊緣頻段中的180 kHz帶寬來部署網(wǎng)絡(luò)。帶內(nèi)部署即直接使用LTE頻帶中的任意資源塊對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部署?；镜慕ㄔO(shè)要充分考慮區(qū)域特點(diǎn)，在降低建設(shè)成本的同時(shí)提高資源利用率。

（3）NB-IoT 核心網(wǎng)

NB-IoT核心網(wǎng)負(fù)責(zé)NB-IoT基站和云之間的連接，它在移動(dòng)性和安全性等方面的表現(xiàn)要大大優(yōu)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并且能夠高效進(jìn)行流量調(diào)度和擁塞控制。

（4）NB-IoT 云平臺(tái)

NB-IoT云平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)各種業(yè)務(wù)進(jìn)行處理和調(diào)度，比如應(yīng)用層協(xié)議棧的適配及對(duì)大數(shù)據(jù)的分析等。處理后的信息將會(huì)被傳遞給NB-IoT終端設(shè)備或垂直行業(yè)中心。

（5）垂直行業(yè)中心

垂直行業(yè)中心可對(duì)NB-IoT終端進(jìn)行控制并監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

3 基于NB-IoT的智慧城市應(yīng)用

NB-IoT技術(shù)的業(yè)務(wù)適用范圍主要包括設(shè)備待機(jī)時(shí)間較久，信號(hào)覆蓋領(lǐng)域較廣，對(duì)時(shí)延敏感程度較弱，系統(tǒng)容量較大的低速率應(yīng)用，相對(duì)而言更加適合靜態(tài)環(huán)境業(yè)務(wù)或需要實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

GSM聯(lián)盟識(shí)別了共7大類24小類的低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用類型。

3.1 城市基礎(chǔ)設(shè)施

城市基礎(chǔ)設(shè)施包括智慧停車場(chǎng)、智能垃圾桶、智能公交車站、智能路燈管控等。以智慧停車系統(tǒng)為例，作為智慧城市的重要基石，智慧停車場(chǎng)雖然十分基礎(chǔ)但卻不可或缺。我國汽車制造業(yè)的蒸蒸日上與汽車市場(chǎng)的一片紅火密不可分?？焖僭鲩L的汽車數(shù)量與有限的停車資源之間的矛盾愈演愈烈，停車難、停車貴成為了困擾萬千車主的心病。在不久的將來，智慧停車系統(tǒng)必然遍布大街小巷。

傳統(tǒng)智慧停車場(chǎng)可借助停車場(chǎng)安裝的智能感應(yīng)裝置，與進(jìn)入停車場(chǎng)的用戶智能手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，用戶通過手機(jī)App將請(qǐng)求參數(shù)發(fā)送至停車場(chǎng)管理后臺(tái)，由后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，將車位信息和導(dǎo)航信息傳回用戶手機(jī)，同時(shí)對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)所有行駛車輛進(jìn)行跟蹤定位，合理疏導(dǎo)車流，以防發(fā)生事故。

由于停車場(chǎng)多處于商場(chǎng)負(fù)一層，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋較差，對(duì)于車主而言，需要實(shí)時(shí)接收到后臺(tái)系統(tǒng)的導(dǎo)航信息以保證行車安全，因此傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可能無法滿足用戶需求。

NB-IoT的一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)就是比傳統(tǒng)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋深度更深，基于NB-IoT技術(shù)的智慧停車系統(tǒng)通過對(duì)現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，無需重新部署，其信號(hào)覆蓋強(qiáng)度是GPRS網(wǎng)絡(luò)的100倍，是現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)的10倍，接入能力更大大強(qiáng)于其他技術(shù)，即使在地下車庫也可以使車主實(shí)時(shí)不間斷地接收后臺(tái)信息。

車檢器采用NB-IoT硬件設(shè)備，具有超強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)大大降低了設(shè)備成本，NB-IoT設(shè)備功耗較低，壽命長達(dá)數(shù)年之久。電池電量如果低于閾值，便會(huì)由數(shù)據(jù)中心及時(shí)發(fā)出預(yù)警，維修人員快速進(jìn)行電池更換，平均一人僅半天就可更換100個(gè)電池。

3.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用包括煤炭與石油的開采監(jiān)控、設(shè)備的工作狀態(tài)監(jiān)控、工廠作業(yè)安全監(jiān)控等。城市的建設(shè)離不開工業(yè)的發(fā)展，而工業(yè)廠房的信息互聯(lián)既是安全作業(yè)的必然要求也是城市信息化的重要體現(xiàn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是集高級(jí)分析，精確計(jì)算和傳感技術(shù)于一體的特殊互聯(lián)網(wǎng)。眾多密切關(guān)聯(lián)的工業(yè)系統(tǒng)之間需要時(shí)刻保持通訊，并對(duì)數(shù)據(jù)的收集和轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行統(tǒng)一管理。為了刺激工人的積極性以保證工廠的生產(chǎn)效率，需要對(duì)工廠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性有很高的要求。

目前以西門子為典型的工業(yè)控制系統(tǒng)均使用有線網(wǎng)絡(luò)，工廠會(huì)逐步在生產(chǎn)線上嘗試使用無線連接技術(shù)以優(yōu)化制造流程，可是目前像WiFi這樣的無線連接技術(shù)的可靠性較低，存在嚴(yán)重的安全隱患。

NB-IoT的誕生為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。由于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)是由原LTE網(wǎng)絡(luò)升級(jí)而來，因此保留了4G網(wǎng)絡(luò)的安全性能。為保證使用者數(shù)據(jù)的安全，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)還支持空口嚴(yán)格加密和雙向鑒權(quán)技術(shù)?；贜B-IoT窄帶集群的無線工廠解決方案使用了操作簡單易于管理的先進(jìn)工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，廠房內(nèi)各類業(yè)務(wù)的不同需求都能得到完美的技術(shù)支持，以達(dá)到工業(yè)園區(qū)的智能互聯(lián)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的安全監(jiān)控及工人工作的效率監(jiān)督。NB-IoT網(wǎng)絡(luò)可以為各類型的企業(yè)建立持續(xù)性強(qiáng)、可靠性高、安全性好、實(shí)時(shí)通訊的無線通信網(wǎng)絡(luò)，為工廠信息化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用

醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用包括智能穿戴設(shè)備、智能血壓計(jì)、智慧醫(yī)院、智能臨床監(jiān)控等。在可以預(yù)見的未來，醫(yī)療行業(yè)也將成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大放異彩的舞臺(tái)。人工智能將把醫(yī)療服務(wù)業(yè)推上一個(gè)新高度。

醫(yī)療行業(yè)以智能血壓計(jì)為例，智能終端將測(cè)量數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)上傳至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行整理和分析，同時(shí)生成便于老人讀懂的健康分析和圖表報(bào)告并給出相關(guān)建議，分析結(jié)果被發(fā)送至用戶的手機(jī)App，使用戶可在任何時(shí)間任何地點(diǎn)獲取自己及家人的身體健康狀況。

傳統(tǒng)智能血壓計(jì)基于GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在許多信號(hào)覆蓋不好的地方，用戶數(shù)據(jù)不易發(fā)送至云端，嚴(yán)重影響用戶的使用體驗(yàn)。

NB-IoT技術(shù)具有硬件價(jià)格低廉，功耗低的優(yōu)勢(shì)，且其室內(nèi)覆蓋性極好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于GPRS網(wǎng)絡(luò)，能夠提供電信級(jí)的可靠接入。使用了NB-IoT技術(shù)的智能血壓計(jì)具有極強(qiáng)的抗干擾能力，即使在惡劣環(huán)境下也能及時(shí)將用戶的健康信息上傳。

3.4 城市公共事業(yè)

城市公共事業(yè)包括智能水表、氣表、電表等。在智能電、水、氣表等領(lǐng)域相關(guān)的公司和部門要求在延遲較低的情況下進(jìn)行高頻次、高速率的通信。供電公司和供水公司等需要計(jì)算用戶的使用量并計(jì)費(fèi)，同時(shí)對(duì)用戶線網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以便發(fā)現(xiàn)安全問題，如漏水、漏電、漏氣可以及時(shí)應(yīng)對(duì)處理。

以智能氣表系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)采集器和戶機(jī)終端組成。數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和分析，同時(shí)將分析結(jié)果返回給用戶。

數(shù)據(jù)采集器用于對(duì)用戶信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣、故障判斷，并將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)采集器與戶機(jī)終端之間采用多芯電纜完成消息傳輸。戶機(jī)有直讀遠(yuǎn)傳戶表和燃?xì)庑孤﹫?bào)警器等。直讀遠(yuǎn)傳戶表可將用戶使用量等數(shù)據(jù)直接反饋給用戶，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到室內(nèi)可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)時(shí)，報(bào)警器會(huì)鳴笛示警，閥門自動(dòng)關(guān)閉，系統(tǒng)生成錯(cuò)誤報(bào)告在屏幕上顯示。

由于這些智能氣表由電源供電，所以并沒有超低功耗和長電池使用壽命的需求，但傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和容量則遠(yuǎn)遠(yuǎn)遜色于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于小區(qū)里的一幢公寓樓來說，少則有上百個(gè)智能氣表需要接入網(wǎng)絡(luò)，而隨著智能家居的普及，越來越多的設(shè)備都將接入網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源將越發(fā)吃緊，為了服務(wù)更多用戶，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)無疑是更好的選擇。另外從智能表需要進(jìn)行高速傳輸和頻繁通信這兩個(gè)角度來說，NB-IoT也更加符合智能表的需求。

3.5 后勤保障

后勤保障包括智慧物流追蹤、智慧物流車輛調(diào)度等。伴隨著工業(yè)4.0發(fā)展理念的形成和“互聯(lián)網(wǎng)+”的新常態(tài)經(jīng)濟(jì)模式的提出，我國現(xiàn)代化物流服務(wù)體系也在逐漸健全，低功耗傳感器等各種技術(shù)應(yīng)用如雨后春筍般出現(xiàn)，智能化物流產(chǎn)業(yè)逐步取代了古老的物流模式。物流企業(yè)可以根據(jù)定位需要在運(yùn)輸車、物流分揀站、物流倉庫安裝低功耗傳感器，將收集到的信息數(shù)據(jù)匯集成一個(gè)全新的物流信息云，形成連接人、貨、車及數(shù)據(jù)管理中心的全過程可視化物聯(lián)網(wǎng)追蹤體系。

由于智慧物流系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和跟蹤大約只需100 Kb傳輸量，因此更適宜采用數(shù)據(jù)傳輸量較小的NB-IoT技術(shù)?；贜B-IoT技術(shù)的傳感器結(jié)構(gòu)簡單，安裝便利，無需布線就可接入網(wǎng)絡(luò)。NB-IoT與GPS技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)精度小于10m的定位，并且能夠在物流運(yùn)送周期內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)由電信運(yùn)營商經(jīng)營，無需集中器或網(wǎng)關(guān)，對(duì)于廠商和業(yè)主來說，僅關(guān)心自己的核心業(yè)務(wù)即可，無需關(guān)心網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，用戶可以更加靈活地獲取自己想要的數(shù)據(jù)。

3.6 智慧建筑

智慧建筑包括報(bào)警系統(tǒng)、采暖通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)等。建筑的智能化要求我們?cè)诮ㄖ屑尤霚貪穸?、安全、有害氣體等傳感器并定時(shí)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳，用戶可使用手機(jī)App遙控建筑內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)使其達(dá)到適宜人居住的范圍。

以智慧建筑中的智慧空調(diào)系統(tǒng)為例，空調(diào)應(yīng)當(dāng)包含溫度控制，濕度控制，氣流速度控制，空氣潔凈度控制等幾個(gè)主要功能。對(duì)于居民住宅，空調(diào)系統(tǒng)需要時(shí)刻保持房間內(nèi)的空氣濕度、環(huán)境溫度在一個(gè)合適的范圍內(nèi)變化，而對(duì)于養(yǎng)殖場(chǎng)、農(nóng)場(chǎng)等特殊場(chǎng)所，由于生產(chǎn)需要，必須讓環(huán)境內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)按照一定的函數(shù)規(guī)律變化以增加產(chǎn)量，因此要支持人工設(shè)置變化函數(shù)的功能。

空調(diào)作為南方家庭夏天消暑降溫的必備電器，其價(jià)格的高低是決定其能否進(jìn)入普通百姓家庭的關(guān)鍵因素，如果一臺(tái)智能空調(diào)的價(jià)格高達(dá)數(shù)萬元，那么就失去了普及和便民的意義?，F(xiàn)如今，市場(chǎng)上的普通空調(diào)動(dòng)輒要四五千元，更不必說加入了3G、4G模塊和各種傳感器的智能化空調(diào)了。NB-IoT芯片價(jià)格低于2G主芯片，在大規(guī)模使用情況下，單塊成本可降至1美元，其模塊價(jià)格也僅需2美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GPRS和3G、4G模塊。運(yùn)營商維護(hù)成本較傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)低許多，且政府會(huì)出臺(tái)相關(guān)政策提供一定的補(bǔ)貼，大大降低了智能空調(diào)的市場(chǎng)價(jià)格。

3.7 環(huán)境監(jiān)控

環(huán)境監(jiān)控包括污染、噪音、雨、風(fēng)、河流流速、健康危害、數(shù)據(jù)搜集與實(shí)時(shí)監(jiān)控等。我國幅員遼闊、河流、湖泊、地下水分布廣泛，需要對(duì)工業(yè)用水，農(nóng)業(yè)用水以及飲用水等水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，且檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不一，具有監(jiān)測(cè)點(diǎn)多，監(jiān)測(cè)面廣，監(jiān)測(cè)量大等特點(diǎn)。

以水庫的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)為例，水庫作為城市飲用水的大水缸，其水質(zhì)關(guān)系著千萬群眾的身體健康。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過在水庫中投放很多嵌入水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器的浮標(biāo)來獲取該片水域的水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)，并通過GPRS將數(shù)據(jù)傳回?cái)?shù)據(jù)中心以供分析，以便及時(shí)監(jiān)測(cè)水庫的水質(zhì)情況。

分布于水庫中的傳感器數(shù)量多，分布面積廣，且水庫常常遠(yuǎn)離居民區(qū)，運(yùn)營商不可能大面積布網(wǎng)，信號(hào)的強(qiáng)度和覆蓋也是問題。

NB-IoT硬件的超低功耗和超長待機(jī)可以滿足傳感器在河流湖泊中長達(dá)數(shù)年的使用。NB-IoT創(chuàng)造性地引入了PSM （Power Saving Mode，PSM）模式，雖然終端設(shè)備依舊注冊(cè)在線，但信令卻不可達(dá)，從而使設(shè)備較長時(shí)間停留在一個(gè)深度睡眠的狀態(tài)以達(dá)到節(jié)省功耗的目的。同時(shí)NB-IoT在野外的超強(qiáng)覆蓋能力也決定了它是水庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不二選擇。

4 結(jié) 語

隨著城市信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日漸成熟，人們對(duì)城市智慧化的需求也越來越迫切。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)這一智慧城市的關(guān)鍵技術(shù)的研究更是箭在弦上。NB-IoT將改變物聯(lián)網(wǎng)M2M行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的現(xiàn)狀，刺激物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迎來爆炸式發(fā)展?？梢灶A(yù)見，在不久的將來，NB-IoT在智慧城市建設(shè)中扮演的作用會(huì)越來越重要，并就此開啟萬物互聯(lián)的新領(lǐng)域、新時(shí)代。

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