NB-IoT技術在物聯網中的應用分析

馮珊珊

（遼寧建筑職業學院，遼寧 遼陽 111000）

1 NB-IoT技術在物聯網中的作用與特點梳理

1.1 作用-實現萬物互聯

NB-IoT技術屬于窄帶物聯網技術，為最新物聯網通信技術，通過建立LPWAN，在廣域網中，將低功耗設備利用蜂窩數據連接起來，利用移動運營商的基站來收發數據，且占據的頻段很小，能直接在2G/3G/4G網絡中部署，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。比如在一個小區中，物聯網可以同時為多達10萬個用戶服務，而傳統的接入點只有NB-IoT技術接入數量的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 節能性優越

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性接收的節能技術，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十年，以確保電池盡可能地滿足運行的需求，因此在節能性上較為優越。

1.2.4 穩定性較強

NB-IoT技術中采用了專用的窄帶頻段不會與語言、數據帶寬等網絡形成沖突，使得物聯網業務運行的穩定性和可靠性。

1.2.5 經濟性較強

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，由于不需要中間數據采集設備，加上資費便宜，所以具有較強的經濟性，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技術具有上述的優勢，使得NB-IoT技術的萬物互聯的作用更加明顯。因此，NB-IoT技術的最大特點就是萬物互聯。

2 NB-IoT技術在物聯網中的架構與層次分析

NB-IoT技術的物聯網架構主要分為三層。加強對其架構與層次的分析，為強化NB-IoT技術在物聯網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網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 網絡層

NB-IoT技術的網絡層的組成主要有窄帶網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，就需要利用網絡層來傳遞信息與數據。

2.3 應用層

應用層的作用就是在物聯網的載體下，面向用戶窗口來收發指令，達到多元化的智能應用，對數據信息進行有效的分析與處理。

3 NB-IoT技術在物聯網中的應用-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網中的應用，其應用范圍主要有三個方面，一是對漏點進行監測；二是實現水平衡中應用；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系，但是由于水表所在的運行環境較為惡劣，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，需要人工深入現場處理，不僅處理的量較大，而且水務企業難以在年底、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、網線、LET技術等進行有線連接的技術，能實現實時更新抄表數據的目標，但是不足的是，其主要適用于集中在室外安裝的線路，同時在網絡路線、數據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物聯網水表。該技術是以2G網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技術的物聯網抄表應用結構分析

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化，在抄表智能終端上加大對其的創新，提升水表的智能化程度。而這就需要依賴于不斷成熟和穩定的NB-IoT技術，基于NB-IoT技術的物聯網智能水表中，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、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技術的優勢在物聯網智能水表中得到了應用，使得智慧水務得到了快速發展，并因此延伸App、微信、支付等繳費平臺，達到智能水表互聯互通的效果，加上能實現全面感知，在達到共享數據的同時，還能避免傳統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技術的物聯網抄表應用過程分析

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技術的物聯網智能水表進行抄表時，由水務企業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網并自動抄表，直到所有水表的抄取的數據回傳完成之后，水表自動進入智能待機狀態，減少對網絡和電池的使用。而就數據回傳的過程而言，首先是將數據回傳到平臺，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據，使得用戶用水情況得到有效監控且沒有時空的限制。同時水務企業也能結合實際需要來分析用戶用水形成的大數據，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技術的物聯網抄表應用效果分析

就應用效果而言，不僅有效的解決了傳統水務企業所面臨的問題，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化。

4 結束語

綜上所述，NB-IoT技術在物聯網中的應用，對于促進萬物互聯實現了有效的保障，在實踐應用中，應用的范圍較廣，所以已成為物聯網發展中的核心技術，在物聯網技術不斷發展和5G技術逐漸普及的今天，物聯網將隨著大數據、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。