謝東海 楊洋 席晨晨

摘要：智慧城市建設(shè)在我國(guó)遍地開花，信息通信技術(shù)在智慧城市建設(shè)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。NB-IoT（Narrow Band-Internet of Thing，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）是一種大容量、廣覆蓋、低功耗、高穩(wěn)定性的廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。首先，對(duì)表計(jì)行業(yè)通信現(xiàn)狀以及NB-IoT的技術(shù)原理和特點(diǎn)進(jìn)行介紹；并結(jié)合表計(jì)行業(yè)的應(yīng)用實(shí)際以及NB-IoT的優(yōu)勢(shì)的分析，提出了基于NB-IoT技術(shù)的智能表計(jì)行業(yè)的解決方案。

關(guān)鍵詞：智慧城市；物聯(lián)網(wǎng)；NB-IoT

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）08-0045-02

1引言

物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)分為有線和無(wú)線兩種。物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)種類繁多，從傳輸距離的遠(yuǎn)近上大致可以分為短距離及遠(yuǎn)距離兩類：（1）短距離無(wú)線通信技術(shù)，代表技術(shù)有Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave等，傳輸距離一般在數(shù)十米至數(shù)百米，應(yīng)用場(chǎng)景如智能家居；（2）遠(yuǎn)距離（廣域網(wǎng)）無(wú)線通信技術(shù)，業(yè)界一般定義為L(zhǎng)PWAN（LowPowerWideAreaNetwork低功耗廣域網(wǎng)）[1-2]。LPWAN技術(shù)又可分工作在非授權(quán)頻段和授權(quán)頻段兩類。非授權(quán)頻段的技術(shù)如Lora、Sigfox等；授權(quán)頻段的技術(shù)如GSM、CDMA、WCDMA等以及LTE和LTE-Advanced演進(jìn)技術(shù)。目前表計(jì)行業(yè)所使用的無(wú)線通信技術(shù)有藍(lán)牙，GSM和LoRa。藍(lán)牙表計(jì)主要用于替代原有的藍(lán)牙卡卡表，此類表計(jì)由于只能實(shí)現(xiàn)短距離的無(wú)線通信，不具備遠(yuǎn)程抄表功能，因此采用預(yù)付費(fèi)方式代替，此方式的缺點(diǎn)在于，當(dāng)單價(jià)發(fā)生變化時(shí)，不利于表計(jì)及時(shí)做出調(diào)整[3]。GPRS表計(jì)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，但是功耗較大，電池壽命短[4-5]。LoRa表計(jì)功耗低，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，但因?qū)儆诜鞘跈?quán)頻段，因此，在應(yīng)用該技術(shù)的同時(shí)還需要額外部署基站。

2公共事業(yè)要求分析

不同行業(yè)用例對(duì)覆蓋深度和邊緣速率的要求有所不同，其中表計(jì)行業(yè)對(duì)無(wú)線通信的相關(guān)要求如表1所示。

3公用事業(yè)應(yīng)用

考慮到NB-IoT的特性，Nb-IoT技術(shù)可滿足低功耗/長(zhǎng)待機(jī)、深覆蓋、大容量有所要求的低速率業(yè)務(wù)；同時(shí)由于對(duì)移動(dòng)性支持較差，更適合靜態(tài)業(yè)務(wù)場(chǎng)景或非連續(xù)移動(dòng)，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，并且業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延低敏感。GSMA（GSM聯(lián)盟）識(shí)別了7大類共24個(gè)LPWA應(yīng)用分類。其中公共事業(yè)類包括智能水表、智能氣表、電表等。涉及業(yè)務(wù)有自主異常報(bào)告業(yè)務(wù)（如電表停電通知、氣表出錯(cuò)通知等）、自主周期報(bào)告業(yè)務(wù)（如計(jì)量數(shù)據(jù)周期性上報(bào)）、網(wǎng)絡(luò)指令業(yè)務(wù)（如表計(jì)開關(guān)閥）?；贜B-IoT的智能表計(jì)解決方案如圖1所示。

終端：終端側(cè)定期采集計(jì)量信息、表狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并通過(guò)基站和核心網(wǎng)最終發(fā)送到IoT平臺(tái)。與IoT平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

基站：終端將數(shù)據(jù)發(fā)送給周邊基站，再由基站轉(zhuǎn)發(fā)出去。NB-IoT部署采用方式有三種，分別為獨(dú)立部署、保護(hù)帶部署和帶內(nèi)部署。獨(dú)立部署適合用于重耕GSM頻段，GSM的信道帶寬為200kHz，剛好為NB-IoT帶寬辟出空間，且兩邊分別有10KHz的保護(hù)間隔；保護(hù)帶部署利用LTE邊緣保護(hù)頻帶中未使用的180KHz帶寬的資源塊；帶內(nèi)部署則利用LTE載波中間的任何資源塊。目前中國(guó)電信目前采用的部署方式是獨(dú)立部署。

核心網(wǎng)：通過(guò)核心網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)NB-IoT基站和NB-IoT平臺(tái)的連接。對(duì)于CIoTEPS控制面功能優(yōu)化，表計(jì)數(shù)據(jù)或者狀態(tài)信息等上行數(shù)據(jù)從eNB傳送至MME，在這里傳輸路徑分為兩個(gè)分支：或者通過(guò)SGW傳送到PGW在傳送到第三方應(yīng)用服務(wù)器，或者通過(guò)SCEF連接到應(yīng)用服務(wù)器。閥控等下行數(shù)據(jù)的發(fā)送與上行路徑一樣，僅方向相反。對(duì)于CIoTEPS用戶功能優(yōu)化數(shù)據(jù)傳送方式和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量一樣，在無(wú)線承載上發(fā)送數(shù)據(jù)，有SGW傳送到PGW再到第三方應(yīng)用服務(wù)器。

NB-IoT平臺(tái)：在NB-IoT平臺(tái)可以完成各類業(yè)務(wù)的處理，并將處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到第三方應(yīng)用服務(wù)器或NB-IoT水、電、氣表。

第三方應(yīng)用服務(wù)器：第三方應(yīng)用服務(wù)器可以獲取本服務(wù)系統(tǒng)內(nèi)NB-IoT所有周期性上報(bào)的表計(jì)數(shù)據(jù)或者表及狀態(tài)等信息，也可以完成對(duì)NB-IoT水、電、氣表的控制。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著NB-IoT商業(yè)模塊的推出以及NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署的推進(jìn)，NB-IoT產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在快速成長(zhǎng)，且將陸續(xù)應(yīng)用于各垂直行業(yè)。NB-IOT技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于表計(jì)行業(yè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，還可以通過(guò)全自動(dòng)化的操作過(guò)程得到準(zhǔn)確無(wú)誤的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)運(yùn)算邏輯判斷，幫助能源供應(yīng)商優(yōu)化能源配置。

參考文獻(xiàn)

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