使用NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)智慧小區(qū)

孫科

【摘要】 NB-IoT（窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議研究工作已于2016年6月16日全部完成，NB-IoT成為通信行業(yè)當(dāng)下最大的熱點(diǎn)，2017年中國將規(guī)模商用NB-IoT。本文主要探討NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用背景及其在智慧小區(qū)建設(shè)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)智慧小區(qū)

前言：

目前建設(shè)的大多數(shù)智慧小區(qū)，都是只完成了部分單獨(dú)智能化的系統(tǒng)，如小區(qū)安防系統(tǒng)，小區(qū)門禁系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)等，但是這些系統(tǒng)的智能化建設(shè)只是局部封閉的獨(dú)立系統(tǒng)，眾多系統(tǒng)各自為政，各廠家的產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，造成后期與其它系統(tǒng)的對接難度高，無法做到資源與業(yè)務(wù)全面整合。在此基礎(chǔ)上建設(shè)的智慧小區(qū)系統(tǒng)擴(kuò)展性差，系統(tǒng)之間無法實(shí)現(xiàn)交互，并不能算是真正意義上的智慧小區(qū)。本文探討如何運(yùn)用先進(jìn)的NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立起溝通小區(qū)內(nèi)部居民與居民、居民與物業(yè)中心、居民與外部社會等多重綜合信息交互平臺，打造出安全、舒適、高效、節(jié)能的生活環(huán)境和具有可持續(xù)發(fā)展能力的現(xiàn)代智能化住宅小區(qū)。

一、NB-IoT技術(shù)概念及特點(diǎn)

基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things， NB-IoT）是一種物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，同藍(lán)牙、WIFI、ZigBee一樣，屬于物聯(lián)網(wǎng)的一個重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級[1]。

NB-IoT是IoT領(lǐng)域一個新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)（LPWA）[2]。NB-IoT具備四大特點(diǎn)：

一是海量連接，NB-IoT單扇區(qū)支持5萬個連接，是傳統(tǒng)接入數(shù)的50-100倍；

二是深度覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，覆蓋面積擴(kuò)大100倍，預(yù)期能覆蓋到地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達(dá)的地方；

三是低功耗，NB-IoT終端模塊的電池待機(jī)時(shí)間可長達(dá)10年；

四是低成本，NB-IoT模塊的成本低于2G模塊的成本，大規(guī)模應(yīng)用后預(yù)期可到10元以內(nèi)。

二、NB-IoT應(yīng)用背景

移動通信正在從人和人的連接，向人與物以及物與物的連接邁進(jìn)，萬物互聯(lián)是必然趨勢。然而當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)在物與物連接上能力不足。事實(shí)上，相比藍(lán)牙、WIFI、ZigBee等短距離通信技術(shù)，移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備廣覆蓋、可移動以及大連接數(shù)等特性，能夠帶來更加豐富的應(yīng)用場景，將成為物聯(lián)網(wǎng)的主要連接技術(shù)。

2016年6月16號， NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）作為3GPP R13一項(xiàng)重要課題，其對應(yīng)的3GPP協(xié)議相關(guān)內(nèi)容獲得了RAN全會批準(zhǔn)，正式宣告了這項(xiàng)受無線產(chǎn)業(yè)廣泛支持的NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議歷經(jīng)2年多的研究終于全部完成。

2016年7月15日，中國電信開始啟動800M LTE 4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，這是國內(nèi)第一張低頻LTE網(wǎng)絡(luò)，并且將在2017年上半年實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋，為NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用奠定了良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

因?yàn)镹B-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢，使其可以廣泛應(yīng)用于多種應(yīng)用場景，如智慧城市、智慧交通、智慧物流、車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智慧工業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、智慧家庭、智慧教育、智慧小區(qū)等。

三、NB-IoT在智慧小區(qū)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方法

3.1智慧小區(qū)應(yīng)用場景設(shè)計(jì)

針對智慧小區(qū)應(yīng)用，需要制定相關(guān)完整的場景體驗(yàn)和場景智能解決方案，給用戶提供一整套智能組合產(chǎn)品解決方案而不僅僅是一個個單獨(dú)的智能產(chǎn)品。目前在智慧小區(qū)里面的應(yīng)用場景有：

公共安全防范：小區(qū)安防系統(tǒng)（視頻監(jiān)控、紅外探測、電子巡更等）、出入口管理系統(tǒng)（人員出入管理、車輛出入管理及車位管理、可視對講、電梯智能控制、智能信報(bào)箱等），居民報(bào)警系統(tǒng)（門窗入侵報(bào)警、緊急報(bào)警按鈕、煤氣泄露報(bào)警、煙感報(bào)警、漏電報(bào)警、漏水報(bào)警等），應(yīng)用現(xiàn)代化綜合安全防范技術(shù)，建立小區(qū)全面的安全防范體系。

物業(yè)管理系統(tǒng)（公共信息發(fā)布和互動系統(tǒng)、遠(yuǎn)程抄表、智能井蓋、智能路燈、給排水監(jiān)測、地庫送排風(fēng)監(jiān)測、電梯監(jiān)測等），通過嵌入各種信息化手段，提升了物業(yè)公司的管理水平，為物業(yè)工作人員和居民之間提供全方位的溝通手段，搭建即時(shí)、暢通的互動橋梁，達(dá)到了提高物業(yè)服務(wù)水準(zhǔn)，降低物業(yè)管理成本的目的。

智能家居系統(tǒng)（電子門鎖、燈控及調(diào)光、空調(diào)、窗簾、音響、智能凈水、智能空凈、灌溉、健康監(jiān)控、智能網(wǎng)關(guān)等），使居民的家居生活智能化、人性化、安全、方便、快捷，享受高貴、舒適的環(huán)境。

目前已有一些廠家實(shí)現(xiàn)了在產(chǎn)品出廠時(shí)預(yù)置NB-IoT通訊模塊（如三川智慧、寧波水表廠生產(chǎn)的物聯(lián)網(wǎng)水表、百富科技生產(chǎn)的移動POS機(jī)等），這些已經(jīng)預(yù)置NB-IoT通訊模塊的產(chǎn)品可直接接入NB-IoT網(wǎng)絡(luò)中，其它產(chǎn)品則需要進(jìn)行NB-IoT通訊模塊的升級改造，實(shí)現(xiàn)對以上場景中所需底層數(shù)據(jù)的深度覆蓋和海量采集。

3.2智慧小區(qū)公眾服務(wù)云平臺設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)智慧小區(qū)建設(shè)的終極目標(biāo)，需要構(gòu)建部署智慧小區(qū)公眾服務(wù)云平臺，它是為智慧小區(qū)其它系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用的建設(shè)提供基礎(chǔ)性的軟硬件平臺。使用云計(jì)算模式進(jìn)行平臺搭建并提供服務(wù)，采用標(biāo)準(zhǔn)開放的平臺接口，完成小區(qū)內(nèi)多個系統(tǒng)集中建設(shè)與維護(hù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，節(jié)省用戶軟硬件平臺投資。在智慧小區(qū)公眾服務(wù)云平臺上統(tǒng)一對各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和交互，之后再利用大數(shù)據(jù)和人工智能的技術(shù)定制和優(yōu)化用戶體驗(yàn)。以大數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)各個系統(tǒng)信息分析和聯(lián)動的需求，同時(shí)采用多級權(quán)限管理，為物業(yè)提供物業(yè)統(tǒng)一管理服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用，為居民提供智慧小區(qū)APP應(yīng)用。

智慧小區(qū)公眾服務(wù)云平臺是為廣大小區(qū)居民提供全方位、立體式生活服務(wù)的平臺。平臺聚焦小區(qū)物業(yè)、小區(qū)商圈、居民互動、居家養(yǎng)老等服務(wù)，通過信息化技術(shù)手段整合社會力量，組織公共資源，提供小區(qū)公眾服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)為居民提供更優(yōu)質(zhì)的信息化服務(wù)。

平臺支持平滑擴(kuò)展，可根據(jù)客戶需求和資金投入預(yù)算，分階段部署，平滑擴(kuò)容升級。提供與城市其它公共信息平臺對接的接口，實(shí)現(xiàn)對政府部門、相關(guān)系統(tǒng)、各類數(shù)據(jù)信息資源的橫向互聯(lián)與縱向互通，拓展數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)，例如將小區(qū)的公共信息發(fā)布和互動系統(tǒng)與政府的政務(wù)服務(wù)系統(tǒng)對接、小區(qū)的電梯監(jiān)測系統(tǒng)與安檢部門系統(tǒng)對接、小區(qū)的安防系統(tǒng)與公安部門系統(tǒng)對接、小區(qū)的居民健康大數(shù)據(jù)與城市醫(yī)療系統(tǒng)對接等，全面提升政府管理水平、物業(yè)公司的服務(wù)質(zhì)量和居民的生活質(zhì)量。

3.3智慧小區(qū)公眾服務(wù)云平臺系統(tǒng)安全保障

NB-IoT使用專門的號碼段以及專用的物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)，可得到電信級的QoS服務(wù)質(zhì)量保證、網(wǎng)絡(luò)安全、電信級計(jì)費(fèi)、大數(shù)據(jù)服務(wù)保障。電信運(yùn)營商提供感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的全面安全防護(hù)，解決了物業(yè)公司系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的后顧之憂，物業(yè)公司可騰出精力更加專注于為居民服務(wù)，居民也可盡享全面安全無憂的智慧生活。

四、結(jié)束語

綜上所述，使用NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將建設(shè)安全、舒適的小區(qū)環(huán)境；建立高效、科學(xué)、便利的物業(yè)管理體系；提供方便、快捷、經(jīng)濟(jì)的信息通訊服務(wù)；打造溫馨、舒適、便利、科學(xué)和數(shù)字化視聽一體化的現(xiàn)代智能家居環(huán)境系統(tǒng)，避免了重復(fù)投資，滿足了政府、物業(yè)公司、居民等多方的需求。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]蜂窩上的萬物互聯(lián)：NB-IoT.未來移動通訊論壇.2016-2-3

[2]華為攜手沃達(dá)豐完成首個NB-IoT商用測試.OFweek光通訊網(wǎng).2015-12-23