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[摘 要]智慧城市是以最新一代物联网科技为基石打造的高度现代化的城市状。城市的快速化发展带来了交通堵塞、环境污染等一系列严峻的挑战，智慧城市是以最新一代物联网科技为基石打造的高度现代化的城市状态。为解决城市发展问题，创造良好的生活环境提供了更好的机遇，将成为城市治理模式创新的重点。智慧城市的发展离不开物联网。NB-IoT作为即将到来的5G时代的三大标准之一，主要面向物联网场景，以其容量低、覆盖广、成本低和功耗低等优点在智慧城市建设中扮演着重要角色。文中简要介绍了NB-IoT在工业物联网技术中的际应用及未来发展。
[关键词]智慧城市；物联网技术；NB-IoT；
中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）20-0224-01
引言
NB-IoT技术具有硬件价格低廉，功耗低的优势，且其室内覆盖性极好，远远强于GPRS网络，能够提供电信级的可靠接入。使用了NB-IoT技术的智能血压计具有极强的抗干扰能力，即使在恶劣环境下也能及时将用户的健康信息上传。物联网是实现机器间的互感以及交互式的信息交换，基于现有的工业远程控制系统来实现设备和设备的互联，设备维修人员的信息交互以及网络生产调度与控制。？物联网技术是实现城市信息化、智能化的必要工具和手段，而智慧城市也是物联网行业发展的重要目标之一。
一 NB-IoT技術的概念
NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）即基于蜂窝的窄带物联网，作为传统蜂窝网络的升级NB-IoT的诞生是为了迎合现阶段物联网部署对支持大系统容量大规模连接的强烈需求，它要求我们在尽可能降低信令开销的同时，保证低成本低功耗设备在广域网中实现高质量的蜂窝互联。它可由电信运营商直接部署在传统LTE网络上，升级较为方便且只占用大约180 kHz的频带。即将到来的5G时代要求我们实现高可靠低时延的数据通信、移动宽带的极大增强和万物之间的信息互联，而互联网的一个重点发展方向便是NB-IoT。
二 NB-IoT网络结构
（1）NB-IoT云平台
NB-IoT云平台负责对各种业务进行处理和调度，比如应用层协议栈的适配及对大数据的分析等。处理后的信息将会被传递给NB-IoT终端设备或垂直行业中心。
（2）NB-IoT基站
NB-IoT基站支持独立部署、保护带部署、带内部署三种部署方式。保护带部署指使用目前还没有被开发的LTE网络边缘频段中的180 kHz带宽来部署网络。独立部署即NB-IoT网络利用与LTE频带不相重叠的独立频带进行部署，可以利用带宽为200 kHz的GSM频段进行NB-IoT网络部署。带内部署即直接使用LTE频带中的任意资源块对网络进行部署。基站的建设要充分考虑区域特点，在降低建设成本的同时提高资源利用率。
（3）垂直行业中心
垂直行业中心可对NB-IoT终端进行控制并监测业务数据。
（4）NB-IoT终端
NB-IoT终端主要由各种物联网通信设备组成，包含各种传感器和嵌入式芯片，可以方便快捷地接入NB-IoT网络中为用户服务。
（5） NB-IoT核心网
NB-IoT核心网负责NB-IoT基站和云之间的连接，它在移动性和安全性等方面的表现要大大优于传统网络，并且能够高效进行流量调度和拥塞控制。
（6）更低的设备功耗、更广的信号覆盖、更低的硬件成本、更大的系统容量。
三NB-IoT和传统网络相比
1.NB-IoT设备功耗极低
由于网络的覆盖能力强，上行链路又加入了单频模式，其极限发送功率比GPRS极限发送功率降低了约90%。同时芯片模块在制造工艺的发展下进一步优化升级，实现了低功耗低电流运作，进一步延长了设备的待机时间，使位于高山荒漠等偏远地区的传感器设备在恶劣的自然环境下也能拥有数年之久的续航。
2.广覆盖
NB-IoT室内覆盖能力极强，测试结果显示，NB-IoT在采用独立部署模式的情况下，能达到约160 dB的覆盖强度。在180 kHz传输带宽下比传统网络增强了100倍的覆盖能力，与WiFi等现有短距离传输技术相比更具有十分突出的优势。可对广大农村地区，工厂厂房，水库河流，下水道等地域偏远、信号不易覆盖的地方进行深度覆盖。
3.大容量
随着物联网设备数量的不断增多，现有的TD-LTE和FDD-LTE网络显然无法继续承担连接这些设备的艰巨任务，网络容量的增加刻不容缓。NB-IoT技术的引进使得网络容量比现有的蜂窝网络容量理论上增加了50～100倍，而将近十万个设备可以在NB-IoT的一个基站覆盖下使用。
4.低成本
NB-IoT由于不仅具有速率低，功耗低，信令简化等特点，其硬件成本也比传统通信模块低廉，芯片价格预计均为五美元，目前市场上3G通信模块均为十几美元，4G通信模块则需二十多美元，因此低成本的NB-IoT设备将在市场上更具有价格竞争力。
四工业物联网应用
NB-IoT网络可以为各类型的企业建立持续性强、可靠性高、安全性好、实时通讯的无线通信网络，为工厂信息化打下坚实的基础。？？NB-IoT的诞生为工业互联网应用带来了强有力的技术支持。由于NB-IoT网络是由原LTE网络升级而来，因此保留了4G网络的安全性能。为保证使用者数据的安全，NB-IoT网络还支持空口严格加密和双向鉴权技术。
广州作为发展较快的城市，一直积极探索物联网业务，逐步发展为中国联通物联网业务第一大省，联通此次将广州作为第一批物联网NB-IoT试点城市，积极跟进物联网标准进展，与华为展开合作，成立联合创新项目组启动NB-IoT落地验证。？在NB-IoT标准制定到产业链孕育的整个进程中，中国联通表示将与华为全面合作。同时，华为此前在全连接大会上也表示，NB-IoT承载物联网应用具有得天独厚的技术优势，华为将协助运营商共同推进NB-IoT商业应用快速落地，尽早催熟端到端产业链。
结语
随着城市信息基础设施建设的日渐成熟，人们对城市智慧化的需求也越来越迫切。越来越多的设备都将接入网络，传统网络资源将越发吃紧，为了服务更多用户，NB-IoT网络无疑是更好的选择。另外从智能表需要进行高速传输和频繁通信这两个角度来说，NB-IoT也更加符合智能表的需求。NB-IoT将改变物联网M2M行业标准不统一的现状，刺激物联网产业迎来爆炸式发展。可以预见，在不久的将来，NB-IoT在智慧城市建设中扮演的作用会越来越重要，并就此开启万物互联的新领域、新时代。
参考文献
[1] 马士玲.物联网技术在智慧城市建设中的应用[J].物联网技术，2012，2（2）：70-72.
[2] 朱洪波，杨龙祥，朱琦.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报（自然科学版）.2011（01）.
[关键词]智慧城市；物联网技术；NB-IoT；
中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）20-0224-01
引言
NB-IoT技术具有硬件价格低廉，功耗低的优势，且其室内覆盖性极好，远远强于GPRS网络，能够提供电信级的可靠接入。使用了NB-IoT技术的智能血压计具有极强的抗干扰能力，即使在恶劣环境下也能及时将用户的健康信息上传。物联网是实现机器间的互感以及交互式的信息交换，基于现有的工业远程控制系统来实现设备和设备的互联，设备维修人员的信息交互以及网络生产调度与控制。？物联网技术是实现城市信息化、智能化的必要工具和手段，而智慧城市也是物联网行业发展的重要目标之一。
一 NB-IoT技術的概念
NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）即基于蜂窝的窄带物联网，作为传统蜂窝网络的升级NB-IoT的诞生是为了迎合现阶段物联网部署对支持大系统容量大规模连接的强烈需求，它要求我们在尽可能降低信令开销的同时，保证低成本低功耗设备在广域网中实现高质量的蜂窝互联。它可由电信运营商直接部署在传统LTE网络上，升级较为方便且只占用大约180 kHz的频带。即将到来的5G时代要求我们实现高可靠低时延的数据通信、移动宽带的极大增强和万物之间的信息互联，而互联网的一个重点发展方向便是NB-IoT。
二 NB-IoT网络结构
（1）NB-IoT云平台
NB-IoT云平台负责对各种业务进行处理和调度，比如应用层协议栈的适配及对大数据的分析等。处理后的信息将会被传递给NB-IoT终端设备或垂直行业中心。
（2）NB-IoT基站
NB-IoT基站支持独立部署、保护带部署、带内部署三种部署方式。保护带部署指使用目前还没有被开发的LTE网络边缘频段中的180 kHz带宽来部署网络。独立部署即NB-IoT网络利用与LTE频带不相重叠的独立频带进行部署，可以利用带宽为200 kHz的GSM频段进行NB-IoT网络部署。带内部署即直接使用LTE频带中的任意资源块对网络进行部署。基站的建设要充分考虑区域特点，在降低建设成本的同时提高资源利用率。
（3）垂直行业中心
垂直行业中心可对NB-IoT终端进行控制并监测业务数据。
（4）NB-IoT终端
NB-IoT终端主要由各种物联网通信设备组成，包含各种传感器和嵌入式芯片，可以方便快捷地接入NB-IoT网络中为用户服务。
（5） NB-IoT核心网
NB-IoT核心网负责NB-IoT基站和云之间的连接，它在移动性和安全性等方面的表现要大大优于传统网络，并且能够高效进行流量调度和拥塞控制。
（6）更低的设备功耗、更广的信号覆盖、更低的硬件成本、更大的系统容量。
三NB-IoT和传统网络相比
1.NB-IoT设备功耗极低
由于网络的覆盖能力强，上行链路又加入了单频模式，其极限发送功率比GPRS极限发送功率降低了约90%。同时芯片模块在制造工艺的发展下进一步优化升级，实现了低功耗低电流运作，进一步延长了设备的待机时间，使位于高山荒漠等偏远地区的传感器设备在恶劣的自然环境下也能拥有数年之久的续航。
2.广覆盖
NB-IoT室内覆盖能力极强，测试结果显示，NB-IoT在采用独立部署模式的情况下，能达到约160 dB的覆盖强度。在180 kHz传输带宽下比传统网络增强了100倍的覆盖能力，与WiFi等现有短距离传输技术相比更具有十分突出的优势。可对广大农村地区，工厂厂房，水库河流，下水道等地域偏远、信号不易覆盖的地方进行深度覆盖。
3.大容量
随着物联网设备数量的不断增多，现有的TD-LTE和FDD-LTE网络显然无法继续承担连接这些设备的艰巨任务，网络容量的增加刻不容缓。NB-IoT技术的引进使得网络容量比现有的蜂窝网络容量理论上增加了50～100倍，而将近十万个设备可以在NB-IoT的一个基站覆盖下使用。
4.低成本
NB-IoT由于不仅具有速率低，功耗低，信令简化等特点，其硬件成本也比传统通信模块低廉，芯片价格预计均为五美元，目前市场上3G通信模块均为十几美元，4G通信模块则需二十多美元，因此低成本的NB-IoT设备将在市场上更具有价格竞争力。
四工业物联网应用
NB-IoT网络可以为各类型的企业建立持续性强、可靠性高、安全性好、实时通讯的无线通信网络，为工厂信息化打下坚实的基础。？？NB-IoT的诞生为工业互联网应用带来了强有力的技术支持。由于NB-IoT网络是由原LTE网络升级而来，因此保留了4G网络的安全性能。为保证使用者数据的安全，NB-IoT网络还支持空口严格加密和双向鉴权技术。
广州作为发展较快的城市，一直积极探索物联网业务，逐步发展为中国联通物联网业务第一大省，联通此次将广州作为第一批物联网NB-IoT试点城市，积极跟进物联网标准进展，与华为展开合作，成立联合创新项目组启动NB-IoT落地验证。？在NB-IoT标准制定到产业链孕育的整个进程中，中国联通表示将与华为全面合作。同时，华为此前在全连接大会上也表示，NB-IoT承载物联网应用具有得天独厚的技术优势，华为将协助运营商共同推进NB-IoT商业应用快速落地，尽早催熟端到端产业链。
结语
随着城市信息基础设施建设的日渐成熟，人们对城市智慧化的需求也越来越迫切。越来越多的设备都将接入网络，传统网络资源将越发吃紧，为了服务更多用户，NB-IoT网络无疑是更好的选择。另外从智能表需要进行高速传输和频繁通信这两个角度来说，NB-IoT也更加符合智能表的需求。NB-IoT将改变物联网M2M行业标准不统一的现状，刺激物联网产业迎来爆炸式发展。可以预见，在不久的将来，NB-IoT在智慧城市建设中扮演的作用会越来越重要，并就此开启万物互联的新领域、新时代。
参考文献
[1] 马士玲.物联网技术在智慧城市建设中的应用[J].物联网技术，2012，2（2）：70-72.
[2] 朱洪波，杨龙祥，朱琦.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报（自然科学版）.2011（01）.