提到寬帶網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，大家已經(jīng)非常熟悉。那窄帶物聯(lián)網(wǎng)呢？
在萬物互聯(lián)的時代，首先就要解決“物”與“網(wǎng)”的連接問題。連接技術(shù)因此成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵。窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）正是為了解決現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中“物”與“網(wǎng)”的連接難題而誕生的。和4G技術(shù)為人服務(wù)、為手機(jī)服務(wù)、為消費互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)不同，窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將重點放在為“物”服務(wù)，以及為物聯(lián)網(wǎng)終端和產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)上。
隨著能源物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)電網(wǎng)也不斷向數(shù)字化、智能化方向升級。窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將為電網(wǎng)廣域感知、采集、連接提供有力支撐。
何為窄帶物聯(lián)網(wǎng)
何為窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）？NB-IoT是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的通用型物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)。NB-IoT聚焦低功耗、廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)市場，利用蜂窩技術(shù)連接無線網(wǎng)絡(luò)中的各種智能傳感器和設(shè)備，以特殊頻段部署于現(xiàn)有運營商通信網(wǎng)絡(luò)，并與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。
2015年9月，國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP正式宣布NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)立項。2016年6月，在韓國召開的3GPP RAN全會第72次會議上，NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議的相關(guān)研究完成。
與之同步，國內(nèi)也開始了NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并逐步走向規(guī)?；逃?。2017年6月，工信部發(fā)布《關(guān)于全面推進(jìn)移動物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）建設(shè)發(fā)展的通知》，明確提出到2017年末，實現(xiàn)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)覆蓋直轄市、省會城市等主要城市，基站規(guī)模達(dá)到40萬個；到2020年NB-IoT網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全國普遍覆蓋，基站規(guī)模達(dá)到150萬個。2017年實現(xiàn)基于NB-IoT的機(jī)器與機(jī)器連接超過2000萬，2020年總連接數(shù)超過6億。
如今，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)較為龐大，已形成從“底層元器件-模組-終端-運營商-應(yīng)用”的完整產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的預(yù)測，到2022年全球?qū)⒂?70億設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)，市場規(guī)模超萬億美元，其中NB-IoT將覆蓋30%的物聯(lián)網(wǎng)連接，達(dá)到232億個連接。
NB-IoT具有哪些技術(shù)優(yōu)勢
物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)傳輸能力和實時性需求可分為三類。第一類是高速率業(yè)務(wù)，主要使用3G、4G技術(shù)，對應(yīng)的業(yè)務(wù)特點要求實時的大速率數(shù)據(jù)傳輸；第二類是中等速率業(yè)務(wù)，主要使用通用無線分組（GPRS）技術(shù)，對應(yīng)的業(yè)務(wù)特點是使用頻率高但并非實時使用，對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度要求與高速率業(yè)務(wù)相差很遠(yuǎn)；第三類是低速率業(yè)務(wù)，即低功耗廣域網(wǎng)傳輸業(yè)務(wù)，主要采用廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對應(yīng)的業(yè)務(wù)特點是采集成本低、傳輸速率低、應(yīng)用功耗低等。
目前，現(xiàn)有低速率的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在整個物聯(lián)網(wǎng)市場中占比60%。而NB-IoT具有的典型技術(shù)優(yōu)勢特別適合低速率、廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，具體特點如下：
首先是超低功耗。NB-IoT的節(jié)電技術(shù)主要采用非連續(xù)的接收和節(jié)能模式，通過減少不必要的信令和在節(jié)能模式狀態(tài)時不接受尋呼信息來達(dá)到省電的目的。這可讓設(shè)備時時在線，保障電池5年以上的使用壽命，滿足了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備低功耗、長待機(jī)的關(guān)鍵需求，特別適合無持續(xù)供電或無法更換電池的場景應(yīng)用，如輸電線路長廊、地下管廊等。
其次是超強(qiáng)連接。NB-IoT與傳統(tǒng)的2G/3G/4G相比，有50～100倍的上行容量提升，200千赫茲帶寬下的單基站小區(qū)可支持5萬用戶。因此，與現(xiàn)有無線技術(shù)相比，NB-IoT可以提升50～100倍的接入數(shù)。同時，對存儲和接入控制的優(yōu)化使其適合海量接入的場景，例如智能路燈、智能停車、智能井蓋、智能水表、智能電表等。
最后是廣域覆蓋特點。NB-IoT技術(shù)提升了功率譜密度，比LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力提升100倍，能夠覆蓋地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達(dá)的地方。與5G技術(shù)相比，NB-IoT解決了現(xiàn)有5G無線信號覆蓋距離小、基站需密集布設(shè)的難題。
此外，在行業(yè)應(yīng)用方面，NB-IoT作為低功耗、廣域覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)場景的核心技術(shù)，具有標(biāo)準(zhǔn)體系成熟、建網(wǎng)快速、覆蓋距離遠(yuǎn)、通信模組成本低等諸多優(yōu)勢，并在公共事業(yè)、醫(yī)療健康、智慧城市、農(nóng)業(yè)、物流倉儲、智能樓宇、制造業(yè)等十余個行業(yè)廣泛應(yīng)用，形成了較為完整的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)值穩(wěn)步增長，發(fā)展態(tài)勢良好。
助力傳統(tǒng)電網(wǎng)智能化升級
建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的過程，也是用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化提升傳統(tǒng)電網(wǎng)的過程。在電網(wǎng)各類業(yè)務(wù)場景中，終端獲取的數(shù)據(jù)要求通信網(wǎng)能夠滿足數(shù)據(jù)全采集、現(xiàn)場狀態(tài)全感知的應(yīng)用需求，并實現(xiàn)多業(yè)務(wù)口的數(shù)據(jù)一次采集、處處應(yīng)用。NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用將從廣域采集、海量量測、精準(zhǔn)感知等方面加速傳統(tǒng)電網(wǎng)的智能化升級，有效支撐對內(nèi)業(yè)務(wù)的提升和對外業(yè)務(wù)的開拓，推動發(fā)電、輸電、變電、配電、用電各個環(huán)節(jié)向更智能、更高效、更安全的方向發(fā)展。
在信息采集和應(yīng)用方面，NB-IoT能夠結(jié)合電網(wǎng)業(yè)務(wù)，在機(jī)器人巡檢、管道井監(jiān)測、六氟化硫氣體監(jiān)測、用電信息采集、微氣象監(jiān)測、能耗監(jiān)測分析、溫濕度監(jiān)測、物資倉儲管理等場景，提供基于NB-IoT的智能感知終端與應(yīng)用平臺系統(tǒng)。不僅如此，NB-IoT作為采集和通信手段，能與邊緣物聯(lián)代理融合聯(lián)動，解決現(xiàn)場側(cè)監(jiān)測狀態(tài)的本地處理難題，并從原有的現(xiàn)場檢查、離散監(jiān)測、后端處理方式轉(zhuǎn)變?yōu)閺V域采集、離散匯聚、融合處理的高效智能方式，節(jié)省人員投入，提高作業(yè)效率。
國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司積極探索NB-IoT技術(shù)在電網(wǎng)中的系列應(yīng)用研究，目前已開展了智慧停車、智慧井蓋、智慧管廊、智慧機(jī)房、智慧路燈、用電采集、配電監(jiān)測等業(yè)務(wù)的NB-IoT創(chuàng)新融合應(yīng)用，同時逐步推進(jìn)支持NB-IoT的多類型感知監(jiān)測軟硬件產(chǎn)品定制研發(fā)，建立NB-IoT示范應(yīng)用園區(qū)，提供了典型應(yīng)用的綜合解決方案。
NB-IoT與傳統(tǒng)電網(wǎng)的有機(jī)融合將為物聯(lián)感知、采集、傳輸、匯聚、處理等提供更高效的技術(shù)手段，有力驅(qū)動傳統(tǒng)電網(wǎng)智能化升級。未來，NB-IoT技術(shù)將以全息感知、廣域連接、開放共享、融合創(chuàng)新等方式為傳統(tǒng)電網(wǎng)賦能。
（作者單位：國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)）
