文/王明心

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things），即基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)。在介紹NB-IoT之前，先要說(shuō)一說(shuō)IoT。

眾所周知，IoT其實(shí)就是物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things），也就是“萬(wàn)物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。實(shí)現(xiàn)IoT的通信技術(shù)，在分類上通常包含兩大類：其一是短距離通信技術(shù)，代表性的有Wi-Fi、藍(lán)牙（Bluetooth）、超寬帶（UWB）等技術(shù)，其典型的應(yīng)用場(chǎng)景有智能家居、智慧門店等；其二是遠(yuǎn)距離的通信技術(shù)，包括了GSM、CDMA等較成熟的2G/3G/4G蜂窩通信技術(shù)，以及近幾年迎來(lái)大發(fā)展的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN），其中就包括了NBIoT、eMTC、SigFox和LoRa為主的四大技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

因此，NB-IoT實(shí)質(zhì)是IoT的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一類技術(shù)合集。其當(dāng)前階段的主要應(yīng)用場(chǎng)景，包含了環(huán)境監(jiān)控、可穿戴設(shè)備、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等。

NB-IoT的顯著特征使其迎來(lái)大發(fā)展

要搞清楚NB-IoT為何迎來(lái)大發(fā)展，離不開行業(yè)大環(huán)境，以及在商用領(lǐng)域?qū)嶋H的需求。物聯(lián)網(wǎng)由于其應(yīng)用場(chǎng)景多集中在工業(yè)管理、穿戴設(shè)備、交通運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)景，其核心訴求是設(shè)備待機(jī)要久、可連接設(shè)備要多，設(shè)備造價(jià)要低，對(duì)于速度的要求反而偏低。而滿足這一類特性要求的物聯(lián)網(wǎng)，其實(shí)就是低功耗廣域網(wǎng)。

如前文所言，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN）目前有四大標(biāo)準(zhǔn)，而NB-IoT在其中是目前發(fā)展最為迅速，且應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。NBIoT相較其他標(biāo)準(zhǔn)，有四大顯著的特點(diǎn)：廣覆蓋、低功耗、大連接、低成本（見(jiàn)圖1）。

圖1 NB-IoT的特點(diǎn)

NB-IoT具體的技術(shù)特點(diǎn)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，采用License頻段只消耗180～200 kHz左右的帶寬，同時(shí)可以直接部署于GSM、UMTS或LTE3種網(wǎng)絡(luò)中，因此它在各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的適用性都很高。同時(shí)，NB-IoT由于頻譜的效率高，且具備小包數(shù)據(jù)的發(fā)送特征，可以輕松連接海量的設(shè)備。再者，NB-IoT設(shè)備的功耗很低，其設(shè)備電池的使用壽命普遍可以達(dá)到10年，加上NB-IoT部署的模組由于可以簡(jiǎn)化射頻硬件和通信協(xié)議，因此其模組的成本也很低。

傳統(tǒng)企業(yè)部署NB-IoT實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)有巨大優(yōu)勢(shì)

NB-IoT在四大低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)比同樣作為L(zhǎng)PWAN國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的eMTC，兩者之間最為明顯的差別在于NB-IoT的部署成本更低，而eMTC的速率更高。另外的LoRa和Sigfox，因?yàn)轭l譜和連接方式的關(guān)系，更多用于私有化部署。

一方面，NB-IoT部署的成本低、效率高。NB-IoT是以3GPP標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)言之NB-IoT可以利用已經(jīng)部署的大量現(xiàn)有基站、網(wǎng)絡(luò)，直接升級(jí)作為傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備和媒介，從而最大程度地降低部署企業(yè)的硬件和網(wǎng)絡(luò)成本，同時(shí)最大程度地提升升級(jí)、改造和部署的效率。對(duì)于廣泛的企業(yè)而言，相較其他LPWAN技術(shù)來(lái)說(shuō)，NB-IoT有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。

另一方面，部署NB-IoT基本沒(méi)有門檻，適用于大量的傳統(tǒng)企業(yè)。如前文所言，NB-IoT除了部署低成本外，由于其采用License頻段，通道頻寬很小，同時(shí)又支持帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波等3種部署方式，可以與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存，同時(shí)其室內(nèi)或者固定場(chǎng)所的覆蓋率相較于常見(jiàn)的技術(shù)，如LTE等要更好，因此NB-IoT的部署相當(dāng)容易，對(duì)于傳統(tǒng)企業(yè)而言幾乎沒(méi)有門檻。且同等成本前提下，可以連接的設(shè)備數(shù)、通信距離以及整體的運(yùn)行功耗等都更低。

加快NB-IoT在工業(yè)安全領(lǐng)域廣泛應(yīng)用意義重大

目前，NB-IoT的規(guī)模化商用已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮。在工業(yè)領(lǐng)域，環(huán)境監(jiān)控和工業(yè)場(chǎng)所的安全管理，則是目前最為主流的應(yīng)用場(chǎng)景。比如北京中電華勞科技有限公司（簡(jiǎn)稱“中電華勞”）推出的氣體監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，其核心的通信連接技術(shù)就是4G/5G和NB-IoT。

在實(shí)際的應(yīng)用案例中，比如首鋼股份公司遷安鋼鐵公司（簡(jiǎn)稱“遷鋼”），其廠區(qū)有毒、有害和易燃?xì)怏w的安全監(jiān)測(cè)，主要應(yīng)用華勞氣體監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，而云平臺(tái)最底層的連接方式，實(shí)際上就是大規(guī)模運(yùn)用NB-IoT技術(shù)，將廠區(qū)中用于監(jiān)測(cè)氣體實(shí)時(shí)狀態(tài)的氣體傳感器、控制器、機(jī)器人和管理人員等連接到一起。

依靠NB-IoT技術(shù)，遷鋼的安全管理人員，可以隨時(shí)、高效地掌握數(shù)萬(wàn)個(gè)終端監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，同時(shí)結(jié)合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，將實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)器上，安全管理人員得以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的可視化、自動(dòng)化的管理。

8月19日，應(yīng)急管理部發(fā)布了5起化工安全事故案例，特別是其中“河南“1·14”中毒事故”和“黑龍江“4·21”中毒事故”，是典型的氣體中毒安全事故。沒(méi)有任何監(jiān)控和防護(hù)手段是事故發(fā)生和擴(kuò)大的重要原因。

NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)讓傳統(tǒng)企業(yè)可以用極低的成本，解決大部分的安全隱患。比如在上述安全事故中，可以通過(guò)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝氣體監(jiān)測(cè)傳感設(shè)備，或者部署視頻監(jiān)控設(shè)備等，在作業(yè)人員進(jìn)場(chǎng)前即可通過(guò)氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備，了解作業(yè)環(huán)境是否有超標(biāo)的有害有毒氣體，同時(shí)在作業(yè)人員進(jìn)場(chǎng)后，實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況，出現(xiàn)異常即可迅速展開救援。

以中電華勞氣體安全云平臺(tái)應(yīng)用為例，只需要在作業(yè)環(huán)境布置一定數(shù)量的有毒有害氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)環(huán)境氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，即可預(yù)防事故發(fā)生。一旦出現(xiàn)缺氧、有毒氣體排放超標(biāo)等情況，報(bào)警設(shè)備會(huì)自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)華勞云平臺(tái)也可以即時(shí)通知作業(yè)人員和安全管理人員，從而避免事故的發(fā)生；與此同時(shí)，華勞云平臺(tái)可以接入各類監(jiān)測(cè)和預(yù)警設(shè)備，比如對(duì)作業(yè)人員的實(shí)時(shí)生理反應(yīng)、作業(yè)環(huán)境的視頻監(jiān)控等，足以幫助事故中的作業(yè)人員，在面臨窒息、中毒等異常情況下，將危急情況實(shí)時(shí)反饋到云平臺(tái)終端，從而讓安全管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情并迅速施救。

除了大幅提升安全性之外，部署NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以連接企業(yè)內(nèi)大量的自動(dòng)化設(shè)備，統(tǒng)一管理和控制，從而減少人員作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，大幅提升管理、生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的效率。

比如由NB-IoT作為重要底層通信技術(shù)的華勞云氣體監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，可以將其應(yīng)用形態(tài)擴(kuò)展到安全管理的方方面面。不論是氣體監(jiān)測(cè)的傳感器、控制器、報(bào)警器，還是廠區(qū)內(nèi)的機(jī)器人、GIS系統(tǒng)、可視化監(jiān)控設(shè)備等安全管理終端，甚至是廠區(qū)職工的穿戴設(shè)備，都可以通過(guò)NB-IoT連接到一起，整合到一個(gè)控制系統(tǒng)和云服務(wù)器上，從而實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)字化、智能化管理。

NB-IoT解決的是傳統(tǒng)企業(yè)設(shè)備端連接的問(wèn)題，而非管理的問(wèn)題，部署NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)只是管理升級(jí)和轉(zhuǎn)型的前提，真正要想實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的轉(zhuǎn)型，還需要依靠云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過(guò)NBIoT連接海量的設(shè)備，構(gòu)建快捷高效的實(shí)時(shí)管理控制系統(tǒng)，以及企業(yè)生產(chǎn)制造海量的動(dòng)態(tài)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的升級(jí)或轉(zhuǎn)型。