NB-IoT技術在物聯(lián)網(wǎng)中的應用分析

馮珊珊

（遼寧建筑職業(yè)學院，遼寧 遼陽 111000）

1 NB-IoT技術在物聯(lián)網(wǎng)中的作用與特點梳理

1.1 作用-實現(xiàn)萬物互聯(lián)

NB-IoT技術屬于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術，為最新物聯(lián)網(wǎng)通信技術，通過建立LPWAN，在廣域網(wǎng)中，將低功耗設備利用蜂窩數(shù)據(jù)連接起來，利用移動運營商的基站來收發(fā)數(shù)據(jù)，且占據(jù)的頻段很小，能直接在2G/3G/4G網(wǎng)絡中部署，未來隨著5G的不斷普及，還能在5G中進行部署。NB-IoT技術因為有著較廣的覆蓋范圍和較強的穿透率，使得網(wǎng)絡終端設備的連接效率較高，且設備不用長時間在線時，有著良好的應用效果，使得設備得到有效連接，達到萬物互聯(lián)的目的。

1.2 特點

1.2.1 連接量巨大

采用NB-IoT技術，能有效的達到海量連接的目的。比如在一個小區(qū)中，物聯(lián)網(wǎng)可以同時為多達10萬個用戶服務，而傳統(tǒng)的接入點只有NB-IoT技術接入數(shù)量的5%到10%，所以連接量巨大是NB-IoT技術的主要特點之一。

1.2.2 覆蓋深度廣

相較于目前較為主流的4G技術，NB-IoT技術的覆蓋深度更廣，增益高達20dB，而4G的發(fā)射功率只有NB-IoT技術的1%，所以覆蓋能力是4G的100倍，加上NB-IoT技術的穿透力較強，有著較強的信號，不管是暗井房，還是地下室，一些常規(guī)手機信號難以到達的地方，NB-IoT技術均有著較強的信號。

1.2.3 節(jié)能性優(yōu)越

在NB-IoT技術中，采用的是功耗較低的模式，加上拓展性較強的非連續(xù)性接收的節(jié)能技術，在非傳輸時段，終端設備自動休眠，終端設備中內置的電池壽命更是達到數(shù)十年，以確保電池盡可能地滿足運行的需求，因此在節(jié)能性上較為優(yōu)越。

1.2.4 穩(wěn)定性較強

NB-IoT技術中采用了專用的窄帶頻段不會與語言、數(shù)據(jù)帶寬等網(wǎng)絡形成沖突，使得物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務運行的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2.5 經(jīng)濟性較強

由于NB-IoT技術在物理層與硬件上較為簡便，相較于當前流行的4G技術以及正在逐漸普及的5G技術，由于不需要中間數(shù)據(jù)采集設備，加上資費便宜，所以具有較強的經(jīng)濟性，尤其是在當前NB-IoT技術不斷普及和應用的驅使下，其應用成本勢必會進一步下降。

而正是NB-IoT技術具有上述的優(yōu)勢，使得NB-IoT技術的萬物互聯(lián)的作用更加明顯。因此，NB-IoT技術的最大特點就是萬物互聯(lián)。

2 NB-IoT技術在物聯(lián)網(wǎng)中的架構與層次分析

NB-IoT技術的物聯(lián)網(wǎng)架構主要分為三層。加強對其架構與層次的分析，為強化NB-IoT技術在物聯(lián)網(wǎng)中的應用原理的掌握，應切實對其特點進行分析。

2.1 感知層

NB-IoT技術的感知層的形式較多，主要是多種不同的傳感器組合而成，既有紅外線方面的傳感器，又有攝像頭和超聲波、溫濕度傳感器以及干簧管等多種具有傳感器的感知終端，因此，感知層的作用就在于在物聯(lián)網(wǎng)中對不同設備的傳感器進行識別與采集，從而捕捉相應的信息。

2.2 網(wǎng)絡層

NB-IoT技術的網(wǎng)絡層的組成主要有窄帶網(wǎng)絡管理平臺與云平臺，當感知層在獲取信息后，為及時地傳遞信息，就需要利用網(wǎng)絡層來傳遞信息與數(shù)據(jù)。

2.3 應用層

應用層的作用就是在物聯(lián)網(wǎng)的載體下，面向用戶窗口來收發(fā)指令，達到多元化的智能應用，對數(shù)據(jù)信息進行有效的分析與處理。

3 NB-IoT技術在物聯(lián)網(wǎng)中的應用-以智慧水務為例

3.1 應用范圍概述

NB-IoT技術在智慧水務的物聯(lián)網(wǎng)中的應用，其應用范圍主要有三個方面，一是對漏點進行監(jiān)測；二是實現(xiàn)水平衡中應用；三是在智能抄表中應用。為提升探究的針對性，本研究主要選取智能抄表作為研究的內容。這是因為水務企業(yè)在抄表管理中的局限性較多，而水資源又與民眾的生活有著十分緊密的聯(lián)系，但是由于水表所在的運行環(huán)境較為惡劣，導致后期抄表工作遇到諸多不便，因此需要在水表抄表技術上不斷完善，目前的水表抄表技術在實踐中也出現(xiàn)很多問題，因此，本文主要是將其作為研究的重點。

3.2 擬解決的問題

第一，IC卡水表抄表。這一方式主要是采取預付水費的方式，需要在先繳費預存的基礎上才能使用，所以人工抄表的問題能有效的減少，但是其不足就在于用戶容易誤操作，導致維護方面的問題較多，需要人工深入現(xiàn)場處理，不僅處理的量較大，而且水務企業(yè)難以在年底、月底開展營收核算，對盈虧的診斷難度較大。

第二，有線遠傳水表。這一方式是利用信號線、網(wǎng)線、LET技術等進行有線連接的技術，能實現(xiàn)實時更新抄表數(shù)據(jù)的目標，但是不足的是，其主要適用于集中在室外安裝的線路，同時在網(wǎng)絡路線、數(shù)據(jù)采集設備等方面的成本較高，且施工較為麻煩，難以在分散用戶和室內安裝水表的用戶使用。

第三，GPRS物聯(lián)網(wǎng)水表。該技術是以2G網(wǎng)絡為載體開展抄表和水表智能化控制，主要是對分散的用水大戶開展抄表管理，其不足就在于成本較大，且無線信號弱，內置的電池衰弱的情況較為突出，加上2G已經(jīng)逐漸被運營商關停，難以適應實際運行的需要。

3.3 應用要點

3.3.1 基于NB-IoT技術的物聯(lián)網(wǎng)抄表應用結構分析

為著力解決上述問題，切實強化NB-IoT技術的應用成效，首先就要解決抄表管理中的諸多局限性較強的問題，切實注重抄表管理模式的優(yōu)化，在抄表智能終端上加大對其的創(chuàng)新，提升水表的智能化程度。而這就需要依賴于不斷成熟和穩(wěn)定的NB-IoT技術，基于NB-IoT技術的物聯(lián)網(wǎng)智能水表中，其包含的組件主要有NB-IoT模組、運營商信號接受模塊、NB-IoT核心網(wǎng)、NB-IoT管理服務平臺與第三方應用服務器、水表抄收管理軟件平臺等組合而成。其中，水表直接在應用層服務器中，且不用設置采集設備與線路，能滿足不同類型用戶的需要，具體結構詳見圖1所示。因為NB-IoT技術的優(yōu)勢在物聯(lián)網(wǎng)智能水表中得到了應用，使得智慧水務得到了快速發(fā)展，并因此延伸App、微信、支付等繳費平臺，達到智能水表互聯(lián)互通的效果，加上能實現(xiàn)全面感知，在達到共享數(shù)據(jù)的同時，還能避免傳統(tǒng)距離問題和用戶類型等方面的問題。

圖1 智能水表抄表拓撲結構

3.3.2 基于NB-IoT技術的物聯(lián)網(wǎng)抄表應用過程分析

在明確應用結構的基礎上，還要對其應用過程不斷完善。在利用基于NB-IoT技術的物聯(lián)網(wǎng)智能水表進行抄表時，由水務企業(yè)利用第三方應用管理平臺設置水表的抄表時段，當大都預定時段后，就能利用基站達到無線聯(lián)網(wǎng)并自動抄表，直到所有水表的抄取的數(shù)據(jù)回傳完成之后，水表自動進入智能待機狀態(tài)，減少對網(wǎng)絡和電池的使用。而就數(shù)據(jù)回傳的過程而言，首先是將數(shù)據(jù)回傳到平臺，再通過平臺向云平臺傳輸，服務器從自身的云平臺中收到用戶的用水數(shù)據(jù)，使得用戶用水情況得到有效監(jiān)控且沒有時空的限制。同時水務企業(yè)也能結合實際需要來分析用戶用水形成的大數(shù)據(jù)，進而對用戶用水情況進行診斷，及時地找到用水問題。而且用戶自主繳費選擇渠道多元化，為用水信息自助查詢提供了便利。

3.3.3 基于NB-IoT技術的物聯(lián)網(wǎng)抄表應用效果分析

就應用效果而言，不僅有效的解決了傳統(tǒng)水務企業(yè)所面臨的問題，而且使得水務管理的成本下降，提升智慧水務的智能化程度，促進抄表與收費問題的解決和優(yōu)化。

4 結束語

綜上所述，NB-IoT技術在物聯(lián)網(wǎng)中的應用，對于促進萬物互聯(lián)實現(xiàn)了有效的保障，在實踐應用中，應用的范圍較廣，所以已成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的核心技術，在物聯(lián)網(wǎng)技術不斷發(fā)展和5G技術逐漸普及的今天，物聯(lián)網(wǎng)將隨著大數(shù)據(jù)、云計算、AI技術等的應用變得更加緊密，在新時代背景下，我們只有不忘初心的強化科研技術研究，才能更好地履行自身的使命。