吳逸豪，姚文沁，劉俊婉

（1.北京工業(yè)大學 信息學部，北京 100124；2.北京工業(yè)大學 經(jīng)濟與管理學院，北京 100124）

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)是新興信息技術的一個重要組成部分，而信息技術行業(yè)中普遍存在緊密的聯(lián)系，涉及到多個硬件與軟件的協(xié)同。物聯(lián)網(wǎng)是連接的硬件設備的互聯(lián)網(wǎng)，其通過各種信息傳感器如紅外傳感器、超聲波傳感器、陀螺儀、煙霧探測器等各種設備與裝置實時采集設備獲取信息[1]。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的應用和成熟，人們開始制定各種物聯(lián)網(wǎng)技術標準。NB-IoT是物聯(lián)網(wǎng)技術的重要技術標準之一。NB-IoT中文譯名為窄帶物聯(lián)網(wǎng)，于2016年MWC大會上面世。由于NB-IoT具有功耗低、覆蓋面廣的特點，越來越受到人們的重視，NB-IoT的研究成為一個熱門話題。

基于此，本文以2016—2020年中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（CNKI）中收錄的與NB-IoT技術有關的論文為研究對象，使用文獻計量學相關方法，利用CiteSpace知識圖譜工具和Excel解析了國內(nèi)NB-IoT技術的物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀，分析了高產(chǎn)作者、研究機構、關鍵詞等方面的內(nèi)容。研究結果表明：NB-IoT技術發(fā)展呈增長態(tài)勢，我國已成為研究、建立全球物聯(lián)網(wǎng)絡的重要推動力，但研究人員對于此技術研究上的合作和重視程度有待進一步加強。

1 研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟全球化、現(xiàn)代科學研究活動的進一步加強，科學傳播的重要性就顯得格外重要。文獻作為科學研究成果的媒介，其相互引用可體現(xiàn)出各種研究之間的聯(lián)系，使得各種研究成果緊密地與各種學科的研究體系嵌套在一起。由此，引文分析就顯得格外重要。

引文分析既是一種對與文獻引用和被引、印證關系進行分析的方法，又是包括對于文獻引文關系進行分析的原理、方法、應用的一門學科。引文分析已經(jīng)成為了科學計量學的基礎和主流，成為了一門相對成熟的子學科—引文分析學[2]。

目前對于NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展研究及分析主要集中在以下幾個方面。

1.1 技術角度看NB-IoT的產(chǎn)業(yè)、標準發(fā)展趨勢[3-11]

在此，從一些高被引文獻中遴選出了一部分針對NBIoT技術的標準、發(fā)展趨勢進行討論和研究的文章。黃文超曾深入分析過NB-IoT低速物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢[3]；張萬春等曾對NB-IoT的低功耗、低成本等特性進行了分析，并分析了物聯(lián)網(wǎng)技術及其產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展[5]；戴國華等曾介紹過NB-IoT技術的產(chǎn)生背景，NB-IoT技術的相關分類，以及相關通信標準的發(fā)展現(xiàn)狀、NB-IoT的業(yè)界發(fā)展情況[9]。以上作者的研究方向和從事的工作通常與NBIoT產(chǎn)業(yè)或技術連接緊密，并在自己的認知范圍內(nèi)進行分析和剖析，但缺少跨專業(yè)、跨學科的、更加客觀的分析內(nèi)容。

1.2 NB-IoT技術的建議、政策分析[12-16]

在篩選出的部分文獻中，顧向鋒針對中國電信的NBIoT網(wǎng)絡部署背景進行介紹，然后對網(wǎng)絡建設、發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)進行了詳細分析，給出了相關的解決方案與發(fā)展建議[12]；彭雄根等分析了NB-IoT目前的發(fā)展狀況，并結合國內(nèi)的實際情況提出了NB-IoT部署方案和建議[4]；孫彪針對NB-IoT目前可行的幾種建網(wǎng)策略進行了分析，并結合國外高端運營商的運營經(jīng)驗總結國內(nèi)使用升級和全新建網(wǎng)兩種方式的優(yōu)缺點，提出了針對全新建網(wǎng)的建議[15]。對于NB-IoT技術的政策分析和建議研究故然重要，但不可缺乏對于其發(fā)展狀況的宏觀掌握。目前，國內(nèi)鮮有針對NB-IoT產(chǎn)業(yè)的信息計量學研究。

1.3 NB-IoT技術的專利研究

在NB-IoT領域文獻當中僅有一篇文章針對相關的專利情況進行了分析。李國紅等針對NB-IoT無線空口技術在全球以及國內(nèi)的專利情況進行了介紹、分析，并對國內(nèi)NBIoT技術的專利布局情況提出了相關建議[17]。對于全局的專利情況的掌握與分析有助于保護NB-IoT產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權，促進發(fā)展。

本文以上述幾種分析為基礎，引用來自于CNKI數(shù)據(jù)庫的引文數(shù)據(jù)，深入分析NB-IoT行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，以避免由于NB-IoT技術持續(xù)發(fā)展、復雜性增強而導致的判斷難度上升、判斷失真等問題。

2 數(shù)據(jù)收集

本文依據(jù)所檢索到文獻的相關特征，使用統(tǒng)計學方法對NB-IoT的研究與發(fā)展現(xiàn)狀進行探討、預測[18]。

2.1 數(shù)據(jù)檢索

為了保證采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量，本文將國內(nèi)具有代表性的中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源，檢索表達式為：

SU=“nb”and SU=“iot”and

FT=“物聯(lián)網(wǎng)”or SU=“窄帶物聯(lián)網(wǎng)”

以上述檢索表達式作檢索條件進行檢索，文章發(fā)表時間限定為2016年1月1日—2020年4月19日，最終檢索出1 753條結果。

2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

將檢索到的數(shù)據(jù)從網(wǎng)站上導出。在CiteSpace軟件中，由于CNKI僅支持RefWorks格式的數(shù)據(jù)，因此導出時。選擇RefWorks格式。導出的文獻條目中包含論文標題、論文作者、發(fā)表時間、關鍵詞、機構、來源、摘要等信息。導出后，在CiteSpace中進行去重操作，過濾掉重復的文獻。

2.3 數(shù)據(jù)處理

在本文中，使用Excel對論文年度發(fā)表數(shù)量、研究機構貢獻等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和圖表繪制，對于關鍵詞、作者等可視化圖譜使用CiteSpace軟件進行分析。在本文中使用的Excel版本為Excel 2019版，Citespace版本為5.6.R4版。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 NB-IoT技術相關論文年度發(fā)表數(shù)量

NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術的研究文獻年度發(fā)表情況如圖1所示。年度論文數(shù)量折線圖可以直觀地分析出一個領域的發(fā)展概況。在CNKI數(shù)據(jù)庫中，收錄最早的文獻是2016年武漢郵電科學研究院方雪的碩士論文，其在NB-IoT技術尚未正式公布之前就使用了窄帶蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設計了新型的MAC層。在2016年NB-IoT技術剛剛問世時，僅發(fā)布了152篇相關論文，但在2017年度有關NB-IoT技術的研究論文呈快速增長態(tài)勢，表明該技術在面世之后即受到了研究人員的廣泛關注[19]。在2017年度NB-IoT論文數(shù)量呈井噴式發(fā)展，共發(fā)布387篇論文。為了更清晰地分析2016—2017年兩年NB-IoT的發(fā)展態(tài)勢，本文將其細化分析，統(tǒng)計每月的論文發(fā)表數(shù)量并作圖，如圖2所示。

圖1 NB-IoT研究論文年度發(fā)表數(shù)量統(tǒng)計

分析圖2可得出，雖然每月的文獻數(shù)量有所波動，但在2016—2017年間每月論文數(shù)量整體走勢基本向好，說明有越來越多的研究機構和作者注意到了NB-IoT領域并且開展了一定的前期研究。在2017年初至2019年底，伴隨我國物聯(lián)網(wǎng)技術和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，NB-IoT領域論文發(fā)表數(shù)量持續(xù)上升。截至2019年年底，論文數(shù)量已初具規(guī)模，但相較于物聯(lián)網(wǎng)領域中的其他子領域，NB-IoT研究成果及論文有待進一步擴大規(guī)模。

圖2 NB-IoT研究論文2016—2017年每月發(fā)表數(shù)量圖表

3.2 NB-IoT技術相關論文關鍵詞貢獻分析

詞頻分析法是文獻計量方法之一，它通過關鍵詞出現(xiàn)的頻率來證實該領域的熱點和發(fā)展趨勢，其中關鍵詞出現(xiàn)在特定的研究領域文獻中。學術論文的關鍵詞是作者學術觀點的凝練，它表征了論文的學術思想內(nèi)容，是文獻計量研究的重要指標[3]。本文使用CiteSpace軟件對2016—2020年所有涉及NB-IoT技術的論文進行關鍵詞分析，將每年作為1個時間區(qū)域，分析節(jié)點選擇Keyword。之后在可視化圖形界面中選擇聚類分析，得到如圖3所示的論文關鍵詞關系圖譜。

圖3 NB-IoT研究論文關鍵詞知識圖譜

將關鍵詞知識圖譜與時間相結合進行分析，在2016年至2017年上半年，NB-IoT技術的研究重點主要集中在理論和可行性行研究上，鮮有在實際應用上的探討。理論方面主要集中在制定相關標準、網(wǎng)絡部署以及產(chǎn)業(yè)未來上。而應用方面集中在數(shù)據(jù)采集、隨機接入、低功耗、車聯(lián)網(wǎng)等相關技術問題上。在2017年后半年至2019年中期，研究方向開始急速向應用方面轉(zhuǎn)變。2017—2018年，NB-IoT與嵌入式技術方面的結合研究開始增多，例如智能井蓋、智能路燈等一系列與智慧城市相關的應用探討。自從2019年開始，NBIoT的研究又上升了一個高度，除了一些智能設備的創(chuàng)新外，NB-IoT的新型通信方式以及高級算法開始逐漸出現(xiàn)，云計算技術和大數(shù)據(jù)技術開始發(fā)展。相關的時序圖如圖4所示。

圖4 NB-IoT研究論文關鍵詞時序圖譜

對關鍵詞進行聚類分析可得到如圖5所示的圖譜。該圖譜的ModularityQ值可達到0.898 1。ModularityQ值大于0.3，意味著其聚類結構非常明顯。聚類以后的NB-IoT技術文獻主要可分為如下幾個種類。

圖5 NB-IoT研究論文關鍵詞聚類圖譜

（1）隨機接入

隨機接入種類是對NB-IoT中隨機接入過程的探討和分析，其是對具體技術的討論。陳發(fā)堂等對NB-IoT中的競爭模式的隨機過程進行了深入分析，并驗證了其隨機接入過程與標準的一致性[20]；曹祥風對NB-IoT物理層面上的隨機接入過程時的有關搜索空間技術進行了深入探討[21]。

（2）數(shù)據(jù)采集

該類型針對基于NB-IoT網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)采集過程進行研究。這一類型更加偏向具體的某一項應用，涉及的范圍非常廣泛，推進了智慧城市的發(fā)展。吳曉斌設計了一款基于NB-IoT的井下施工檢測系統(tǒng)和窖井蓋，云端平臺通過NB-IoT網(wǎng)絡對各種環(huán)境信號進行數(shù)據(jù)采集，便于實時監(jiān)控井下環(huán)境[22]；王鈞設計了一款基于NB-IoT技術的農(nóng)產(chǎn)品儲存運輸測控系統(tǒng)，使得被檢測環(huán)境的數(shù)據(jù)和設備可以通過蜂窩數(shù)據(jù)實現(xiàn)遠程監(jiān)測與控制[23]。

（3）網(wǎng)絡部署

該類型主要對NB-IoT的網(wǎng)絡部署進行討論，這類文章中引用了各種案例充分說明每一種部署、組網(wǎng)方案的優(yōu)缺點，以及其存在價值，是理論層面上的探索。楊曉鳴等以運營商的視角從無線網(wǎng)、核心網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)3個不同維度介紹了NBIoT網(wǎng)絡的部署方案，列舉了幾個典型的應用場景[24]；王陽洋比較了NB-IoT相對于LTE網(wǎng)絡頻段的帶內(nèi)、保護帶、獨立3種頻率部署方案，分析討論了NB-IoT站址網(wǎng)絡的部署方法[25]。

3.3 NB-IoT技術研究機構分析

研究機構是一項或者多項研究的專門性組織，在一定程度上可以理解為學術群體的代名詞[26]。對相關領域技術的主要研究機構進行數(shù)據(jù)分析并動態(tài)跟蹤其研究成果，在一定程度上可以精準確定未來幾年該領域的研究方向，降低因盲目研究所帶來的風險。研究機構分析仍采用Citespace軟件，時間范圍限定在2016—2020年，時間分布單位為1年，選擇研究機構為網(wǎng)絡節(jié)點，得到如圖6所示的圖譜。圖譜共有237個節(jié)點，56個聯(lián)線，密度為0.002，結果表明，我國從事NB-IoT技術的研究機構缺乏合作，研究機構及研究內(nèi)容比較分散，有較多獨立自主的研究機構，僅少數(shù)幾個機構建立過合作關系。為了更加清晰地了解國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)研究重要機構分布情況，本文使用Excel軟件對2016—2020年間NB-IoT的研究機構發(fā)表論文數(shù)量進行數(shù)據(jù)分析，生成了如圖7所示的條形圖。由于很多研究機構發(fā)表論文數(shù)量過少，將其全部列出無太大的實際意義，因此本處僅列出發(fā)表5篇以上論文的研究機構。結合圖6所示的條形圖進行分析，NB-IoT的核心研究機構主要有中國移動通信集團設計院有限公司、吉林吉大通信設計院股份有限公司、廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司、中國電信股份有限公司廣州研究院、中國信息通信研究院等。通過圖6可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)NB-IoT的研究機構主要是各大通信公司，特別是中國移動、中國電信及其子公司和下屬研究院，它們是我國NB-IoT技術研究的主要研究陣地。各個研究機構的論文發(fā)表數(shù)量上，發(fā)表5篇及以上論文的機構在全部機構中僅占比9.70%。由此可以得出結論，國內(nèi)NB-IoT技術的研究仍然高度離散，在本領域缺乏尖端以及代表性的研究機構。若想實現(xiàn)NB-IoT的廣泛應用及研究，需要各大研究機構相互配合，加強合作。

圖6 NB-IoT研究機構圖譜

圖7 NB-IoT研究機構貢獻圖表

3.4 NB-IoT技術論文作者貢獻分析

在此，通過對已發(fā)表論文的作者分布情況進行研究，來發(fā)現(xiàn)NB-IoT領域內(nèi)的高產(chǎn)和高影響力的作者[27]。由于作者數(shù)量較多，為了提高分析準確度，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)作者，本文嘗試使用普賴斯根據(jù)洛氏定律推導出的普萊斯定律進行計算：

式中：M為高產(chǎn)論文閾值，即個人的論文數(shù)大于M的科學家們所發(fā)表的論文總數(shù)恰好等于全部論文總數(shù)的1/2；Nmax為最高產(chǎn)科學家所發(fā)表的論文數(shù)。在2016—2020年間，在NB-IoT領域發(fā)表論文數(shù)最多的論文作者是黃海峰，其共發(fā)表論文30篇，因此Nmax取30，經(jīng)過計算可得M=4.102。本文使用經(jīng)過四舍五入并修正后的數(shù)值M取3，發(fā)文數(shù)大于3的作者定義為高產(chǎn)作者，共98名。

本處使用CiteSpace軟件進行數(shù)據(jù)分析，選擇作者為網(wǎng)絡節(jié)點，得到如圖8所示的可視化圖譜。圖8共有291個節(jié)點，211條連接線，網(wǎng)絡密度為0.005，且出現(xiàn)了數(shù)個小型的網(wǎng)狀王國圖形。在圖中，發(fā)文越多的作者所占的圓面積越大。發(fā)表論文篇數(shù)前十名的作者見表1所列。

圖8 NB-IoT研究作者合作圖譜

表1 NB-IoT領域作者論文發(fā)表數(shù)排序

結合表格與可視化圖形分析得到結論，我國在NB-IoT領域中，研究人員較為分散，雖然網(wǎng)絡連線達到了211個，出現(xiàn)了小型作者合作網(wǎng)絡，能表明合作研究較多，但合作論文發(fā)表數(shù)量依然較少。這說明我國NB-IoT技術的研究有待進一步加強，旗艦人物較少，核心研究團隊有待大量建立。

3.5 NB-IoT技術論文基金支持

NB-IoT領域可以通過對基金支持的情況進行分析，從中了解到國家對該領域的重視程度。經(jīng)過對CNKI數(shù)據(jù)庫的分析提取，發(fā)現(xiàn)以國家自然科學基金為支持基金的科研項目最多，達到61項?；鹬С謹?shù)量排序前5名見表2所列。國家自然科學基金于1986年建立，是我國目前公認的最高水平的研究基金。在NB-IoT領域中，國家自然科學基金支持的文獻數(shù)量穩(wěn)居首位，而且在前5名中，國家級基金占據(jù)3個，可體現(xiàn)出我國對于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，尤其是NB-IoT領域有較高的重視程度，并支持NB-IoT技術的持續(xù)發(fā)展。

表2 NB-IoT領域論文基金支持數(shù)量排序

3.6 NB-IoT技術論文來源分析

由于CiteSpace無法對來自CNKI的數(shù)據(jù)進行來源分析，所以本處使用CNKI網(wǎng)站上自帶的可視化分析工具進行分析，并使用Excel進行繪圖，如圖9所示。分析結果顯示，在1 753篇文章中有1 402篇來自于期刊，約占比79.98%。其中，《通信世界》《中國新通信》《移動通信》《信息通信》和《通訊世界》刊登相關論文占據(jù)刊登量前五，數(shù)量較為突出，但核心期刊數(shù)量較少，在一定程度上表明總體文獻質(zhì)量不高。其中博碩士學位論文122篇，約占比6.96%。在發(fā)表數(shù)量前五名中，北京郵電大學以17篇論文占據(jù)首位，是研究NBIoT技術的核心力量，其余依次是上海師范大學3篇、浙江工業(yè)大學3篇、安徽理工大學3篇、吉林大學2篇。發(fā)表的論文中會議論文144篇，約占比8.21%

圖9 NB-IoT文獻來源圖表

4 結 語

本文以2016—2020年中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫收錄的與NB-IoT技術有關的論文為研究對象，使用文獻計量學相關方法，利用CiteSpace知識圖譜工具和Excel解析了國內(nèi)NB-IoT技術的物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀，分析了高產(chǎn)作者、研究機構、關鍵詞等方面的內(nèi)容。經(jīng)過歸納總結后，精煉出以下幾個方面的結論：

從時間和關鍵詞上看，2017年之后有關NB-IoT技術應用方面的研究發(fā)文數(shù)量呈爆炸式增長，說明2017年以來物聯(lián)網(wǎng)領域中對NB-IoT技術的研究非常熱門，成果頗豐。物聯(lián)網(wǎng)作為我國的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，以NB-IoT技術為首新興技術面向?qū)嶓w世界，解決了現(xiàn)實實體世界中各行各業(yè)的問題，提供了廣泛的便利性。未來發(fā)展前景廣闊，必將呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。預計未來幾年，我國NB-IoT領域研究熱度將持續(xù)井噴狀態(tài)。

從發(fā)文作者和研究機構上看，NB-IoT技術相關研究人員之間的合作關系有待加強。一方面，NB-IoT技術在相關研究機構例如高校研究所的受重視度還不強，主要的研究機構仍然是各大國有企業(yè)，而高校占比較少；另一方面，我國NB-IoT領域論文作者目前還處于獨自作戰(zhàn)的研究狀態(tài)，雖然出現(xiàn)了小型的作者合作網(wǎng)絡，但數(shù)量依然比較稀少，因此還沒有涌現(xiàn)出領軍人物和核心研究團體。NB-IoT領域迫切需要旗艦人物的出現(xiàn)和核心研究團體來指引本領域的研究風向標，來協(xié)調(diào)科研機構與研究人員進行大量合作。

綜合基金支持情況和文獻來源來看，我國正大力支持NB-IoT的研究，堅持走信息化道路，但國內(nèi)研究機構的研究力量投入并不太多，依然有很大的研究潛力及力量等待挖掘。