得NB-IoT者得天下：NB-IoT在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透各行各業(yè)，比如生產(chǎn)制造、交通物流、健康醫(yī)療、消費(fèi)電子、零售、汽車等等行業(yè)，而NB-IoT是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一項(xiàng)革新性技術(shù)。

　　NB-IoT全稱“窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的重要分支。

　　物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)有很多，主要分為兩類：一類如WiFi、藍(lán)牙等短距離通信技術(shù);另一類是LPWAN(low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng))的廣域網(wǎng)通信技術(shù)。NB-IoT屬廣域網(wǎng)通信技術(shù)的一種。

　　在“萬物互聯(lián)”的大趨勢(shì)下，當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)在物與物的連接上顯然無能為力。相比藍(lán)牙、ZigBee等短距離通信技術(shù)，NB-IoT具備強(qiáng)連接、高覆蓋、低功耗、低成本等特性，能夠帶來更加豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　誠然，NB-IoT的出現(xiàn)助力了我們智慧城市的建設(shè)，其支持的應(yīng)用場(chǎng)景包括五大方面：

　　第一，智慧市政。水、電、氣、熱等基礎(chǔ)設(shè)施的智能管理;

　　第二，智慧交通。比如交通信息、應(yīng)急調(diào)度、智能停車等領(lǐng)域;

　　第三，智慧環(huán)境。水、空氣、土壤等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制;

　　第四，智慧物流。比如集裝箱等物流資源的跟蹤與監(jiān)測(cè)控制;

　　第五，智慧家居。家居安防等設(shè)備的智能化管理與控制。

　　NB-IoT解決方案的實(shí)際應(yīng)用

　　第一，基于NB-IoT的智能井蓋解決方案。

　　井蓋是出現(xiàn)道路交通事故的因素之一，尤其在中國，很多地方道路年久失修，往往容易留下安全隱患，在南方等城市，遇到大暴雨時(shí)無法及時(shí)排水，容易淹沒馬路，井蓋被打開或移位時(shí)不容易被監(jiān)測(cè)到，從而引發(fā)交通事故。

　　中興通訊和中國移動(dòng)聯(lián)合展示了一款市政物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用——智能井蓋?；贜B-IoT的智能井蓋解決方案通過全方位監(jiān)管井蓋狀態(tài)，在井蓋被打開、移位等情況下，可實(shí)現(xiàn)及時(shí)警告。NB-IoT技術(shù)具有的低成本、廣覆蓋、低功率、大連接等特征，能有效提高智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域，消除覆蓋死角，降低建設(shè)維護(hù)成本。

　　第二，基于NB-IoT的智能停車解決方案。

　　智能停車解決了廣大車主停車難的困擾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市停車資源的高效管理，對(duì)停車行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的有力支撐，并最終實(shí)現(xiàn)為各類車主提供全面的交通信息服務(wù)。如華為和中國聯(lián)通的NB-IoT智能停車解決方案是基于華為NB-IoT模塊推出的這套智能停車系統(tǒng)將能實(shí)現(xiàn)預(yù)定、轉(zhuǎn)租停車位等功能，低功耗和高穿透能力使得這個(gè)方案更具可靠性。

　　第三，基于NB-IoT的環(huán)境檢測(cè)解決方案。

　　中國移動(dòng)、愛立信以及英特爾的環(huán)境檢測(cè)應(yīng)用是采用了英特爾最新的NB-IoT芯片(XMM7115)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的PM值、溫度、濕度、光感亮度等。

　　第四，基于NB-IoT的智能垃圾箱解決方案。

　　在“2016年巴塞羅那通信展”期間，華為展示了基于NB-IoT的智能垃圾箱解決方案，其通過對(duì)服務(wù)區(qū)域中的垃圾箱進(jìn)行智能改造，為其加裝嵌入NB-IoT無線芯片的聲波傳感器，以判斷垃圾箱是否已滿。并通過NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)將狀態(tài)信息上報(bào)給管理服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)上報(bào)信息為垃圾車規(guī)劃最優(yōu)路徑，此舉可將垃圾清運(yùn)車的調(diào)度效率提升1倍以上，為每個(gè)城市的垃圾管理節(jié)省每年數(shù)百萬美元的車輛和人力成本。

　　第五，基于NB-IoT的智能家居應(yīng)用方案。

　　在2016年中國移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì)上，海信通過與中國移動(dòng)的密切合作，率先推出面向智能家居的NB-IoT方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從終端數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)可靠傳輸、遠(yuǎn)程控制到平臺(tái)數(shù)據(jù)分析的完整的全鏈路動(dòng)態(tài)展示。對(duì)于智慧家庭來說，NB-IoT可以作為主要或者備份通信手段滿足未來“永在線”的需求，并實(shí)現(xiàn)對(duì)于家居產(chǎn)品的遠(yuǎn)程控制、安防報(bào)警及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等。

　　NB-IoT在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用案例

　　第一，在智能停車領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　就目前來看，NB-IoT技術(shù)在智能交通領(lǐng)域比較常見的應(yīng)用場(chǎng)景是智能停車，通信頻次低，無需布線，無需復(fù)雜組網(wǎng)，比較適合停車位檢測(cè)通信。

　　例如2016年7月1日，華為攜手上海聯(lián)通發(fā)布NB-IoT智能停車解決方案。上海聯(lián)通與華為合作建設(shè)了全球首個(gè)基于 4.5G NB-IoT的大規(guī)模連續(xù)覆蓋區(qū)域----上海國際旅游度假區(qū)，并率先在P1停車場(chǎng)部署了300多個(gè)基于NB-IoT技術(shù)的智能車檢器，并提供從終端，基站，服務(wù)器，手機(jī)應(yīng)用的端到端智能停車方案。用戶可以在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)車位查詢、預(yù)定、導(dǎo)航、移動(dòng)支付以及停車場(chǎng)管理等功能，解決了游客找車位難問題，并一定程度緩解了交通擁堵。

　　另外，在今年4月上海聯(lián)通又將NB-IoT技術(shù)應(yīng)用于上海閔行浦馳路公用路面停車系統(tǒng)，向城市道路停車亂象說“不”。

　　據(jù)上海聯(lián)通專家介紹，浦馳路的路面停車場(chǎng)上，每一個(gè)車位的地面內(nèi)，都被嵌入一塊“地磁”，車輛停到車位后，“地磁”就會(huì)將感應(yīng)到的數(shù)據(jù)傳送到車輛管理人員手持的車檢器。對(duì)于道路車位管理方，可以通過車檢器有效監(jiān)管車位占用和用戶繳費(fèi)情況，保證道路車位資源的合理利用，并為城市智能交通管理提供大數(shù)據(jù)支持。

　　第二，在共享單車領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　今年2月22日，ofo宣布與中國電信、華為達(dá)成共享單車及物聯(lián)網(wǎng)合作關(guān)系，三方將基于全球領(lǐng)先的NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)合作開發(fā)新型共享單車解決方案。ofo通過華為提供的NB-loT芯片和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，接入到中國電信的無線網(wǎng)絡(luò)中，為用戶提供更好的使用體驗(yàn)。

　　在此之前，共享單車的另一家巨頭摩拜單車在2月初也同樣與愛立信、中國移動(dòng)上海公司展開類似解決方案，合作打造IoT端到端的應(yīng)用。致使摩拜可以更加準(zhǔn)確地定位單車位置，并將定位范圍擴(kuò)大至傳統(tǒng)覆蓋無法到達(dá)的區(qū)域，例如地下停車場(chǎng)等。

　　NB-IoT技術(shù)比傳統(tǒng)蜂窩技術(shù)占用更窄的帶寬，更少的資源，但是卻能提供更好的覆蓋，更短的響應(yīng)時(shí)間。共享單車作為典型的低功耗廣域市場(chǎng)應(yīng)用，NB-IoT的技術(shù)特點(diǎn)非常符合此類場(chǎng)景。在共享單車領(lǐng)域NB-loT互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要用于智能鎖、智能停車以及智能運(yùn)維等多維度的場(chǎng)景應(yīng)用。

　　目前除了在智能停車和共享單車領(lǐng)域的應(yīng)用外，NB-IoT在交通領(lǐng)域還有其他用武之地。比如道路基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測(cè)，尤其是重點(diǎn)路段、事故頻發(fā)路段的護(hù)欄、交通標(biāo)牌等，護(hù)欄受到嚴(yán)重撞擊，即可發(fā)送預(yù)警信號(hào)到交通應(yīng)急部門、道路護(hù)理部門。還可以用于水浸比較常見的路段，進(jìn)行水浸監(jiān)測(cè)，從而自動(dòng)生成水浸地圖等。

　　NB-IoT技術(shù)面臨的潛在問題

　　NB- IoT的發(fā)展前景毋庸置疑，但其應(yīng)用環(huán)境存在一定考驗(yàn)。賽文交通網(wǎng)(china_7its)從市場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)NB-IoT存在的潛在問題主要有兩點(diǎn)：一是數(shù)據(jù)安全問題;二是傳輸可靠性問題。

　　這些問題可以從兩方面說起：一方面是來自NB-IoT網(wǎng)絡(luò)外部的攻擊和竊聽行為，另一方面是NB-IoT網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信號(hào)干擾。NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互時(shí)，可能會(huì)面臨外部用戶的惡意攻擊，從而降低網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)某晒Ω怕?。隨著惡意攻擊行為的增加，NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)信息交互的中斷概率會(huì)隨之上升，這也將導(dǎo)致數(shù)據(jù)重傳次數(shù)的增加，從而加重NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的通信負(fù)擔(dān)，甚至可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

　　從功耗的角度來看，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要具備很長的網(wǎng)絡(luò)生存周期，然而重傳次數(shù)的增加也會(huì)降低NB-IoT終端設(shè)備的生存周期。此外，從信息安全的角度來看，當(dāng)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互的同時(shí)，還可能存在惡意竊聽行為，這將破壞數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

　　并且隨著網(wǎng)絡(luò)信息重傳次數(shù)的增加，數(shù)據(jù)信息的安全性也越容易遭受破壞。概括來說，外部用戶的惡意攻擊和竊聽行為不僅降低了NB-IoT網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)目煽啃?，也將惡化NB-IoT網(wǎng)絡(luò)信息的安全性。

　　結(jié)語

　　從市場(chǎng)大環(huán)境來看，中國已經(jīng)成為全球物聯(lián)網(wǎng)普及的重要區(qū)域，NB-IoT能夠得到國內(nèi)眾多領(lǐng)域巨頭的追捧和認(rèn)可，注定其在我國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域不可動(dòng)搖的市場(chǎng)地位，而行業(yè)巨頭們的投入勢(shì)必加速整個(gè)NB-IoT應(yīng)用的推廣和普及。

　　從目前的行業(yè)應(yīng)用來看NB-IoT會(huì)在兩個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用：一個(gè)是智慧城市，另一個(gè)是環(huán)保監(jiān)測(cè)。從物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)來看，未來NB-IoT將很可能被廣泛應(yīng)用在不同的垂直行業(yè)，開啟萬物互連的新領(lǐng)域、新時(shí)代。

　　附：NB-IoT演變歷史

　　2013年初，華為與相關(guān)業(yè)內(nèi)廠商、運(yùn)營商展開窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，并起名為LTE-M(LTE for Machine to Machine)。在LTE-M的技術(shù)方案選擇上，當(dāng)時(shí)主要有兩種思路：一種是基于現(xiàn)有GSM演進(jìn)思路;另一種是華為提出的新空口思路，當(dāng)時(shí)名稱為NB-M2M。

　　2014年5月，由沃達(dá)豐，中國移動(dòng)，Orange，Telecom Italy，華為，諾基亞等公司支持的SI “Cellular System Support for UltraLow Complexity and Low Throughput Internet of Things” 在3GPP GERAN工作組立項(xiàng)，LTE-M的名字演變?yōu)镃ellular IoT，簡(jiǎn)稱CIoT。

　　2015年4月，PCG(Project Coordination Group)會(huì)議上做了一件重要的決定：CIoT在GERAN做完SI之后，WI階段要到RAN立項(xiàng)并完成相關(guān)協(xié)議。

　　2015年5月，華為和高通在共識(shí)的基礎(chǔ)上，共同宣布了一種融合的解決方案，即上行采用FDMA多址方式，下行采用OFDM多址方式，融合之后的方案名字叫做NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)。

　　2015年8月10日，在GERAN SI階段最后一次會(huì)議，愛立信聯(lián)合幾家公司提出了NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念。

　　2015年9月，RAN#69次會(huì)議上經(jīng)過激烈討論，各方最終達(dá)成了一致，NB-CIoT和NB-LTE兩個(gè)技術(shù)方案進(jìn)行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演進(jìn)到了NB-IoT(Narrow Band IoT)。

　　2016年6月16日，NB-IoT R核心協(xié)議在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四個(gè)工作組均已凍結(jié)。性能規(guī)范在3GPP RAN4工作組，計(jì)劃在9月份結(jié)束。性能規(guī)范NB-IoT與eMTC同時(shí)進(jìn)行，計(jì)劃同時(shí)完成。