谢东海 杨洋 席晨晨

摘要：智慧城市建设在我国遍地开花，信息通信技术在智慧城市建设中发挥至关重要的作用。NB-IoT（Narrow Band-Internet of Thing，窄带物联网）是一种大容量、广覆盖、低功耗、高稳定性的广域物联网技术。首先，对表计行业通信现状以及NB-IoT的技术原理和特点进行介绍；并结合表计行业的应用实际以及NB-IoT的优势的分析，提出了基于NB-IoT技术的智能表计行业的解决方案。

关键词：智慧城市；物联网；NB-IoT

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）08-0045-02

1引言

物联网组网技术分为有线和无线两种。物联网无线通信技术种类繁多，从传输距离的远近上大致可以分为短距离及远距离两类：（1）短距离无线通信技术，代表技术有Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave等，传输距离一般在数十米至数百米，应用场景如智能家居；（2）远距离（广域网）无线通信技术，业界一般定义为LPWAN（LowPowerWideAreaNetwork低功耗广域网）[1-2]。LPWAN技术又可分工作在非授权频段和授权频段两类。非授权频段的技术如Lora、Sigfox等；授权频段的技术如GSM、CDMA、WCDMA等以及LTE和LTE-Advanced演进技术。目前表计行业所使用的无线通信技术有蓝牙，GSM和LoRa。蓝牙表计主要用于替代原有的蓝牙卡卡表，此类表计由于只能实现短距离的无线通信，不具备远程抄表功能，因此采用预付费方式代替，此方式的缺点在于，当单价发生变化时，不利于表计及时做出调整[3]。GPRS表计可实现远程抄表，但是功耗较大，电池寿命短[4-5]。LoRa表计功耗低，可实现远程抄表，但因属于非授权频段，因此，在应用该技术的同时还需要额外部署基站。

2公共事业要求分析

不同行业用例对覆盖深度和边缘速率的要求有所不同，其中表计行业对无线通信的相关要求如表1所示。

3公用事业应用

考虑到NB-IoT的特性，Nb-IoT技术可满足低功耗/长待机、深覆盖、大容量有所要求的低速率业务；同时由于对移动性支持较差，更适合静态业务场景或非连续移动，实时传输数据的业务场景，并且业务对时延低敏感。GSMA（GSM联盟）识别了7大类共24个LPWA应用分类。其中公共事业类包括智能水表、智能气表、电表等。涉及业务有自主异常报告业务（如电表停电通知、气表出错通知等）、自主周期报告业务（如计量数据周期性上报）、网络指令业务（如表计开关阀）。基于NB-IoT的智能表计解决方案如图1所示。

终端：终端侧定期采集计量信息、表状态等数据，并通过基站和核心网最终发送到IoT平台。与IoT平台进行数据交互。

基站：终端将数据发送给周边基站，再由基站转发出去。NB-IoT部署采用方式有三种，分别为独立部署、保护带部署和带内部署。独立部署适合用于重耕GSM频段，GSM的信道带宽为200kHz，刚好为NB-IoT带宽辟出空间，且两边分别有10KHz的保护间隔；保护带部署利用LTE边缘保护频带中未使用的180KHz带宽的资源块；带内部署则利用LTE载波中间的任何资源块。目前中国电信目前采用的部署方式是独立部署。

核心网：通过核心网可以实现NB-IoT基站和NB-IoT平台的连接。对于CIoTEPS控制面功能优化，表计数据或者状态信息等上行数据从eNB传送至MME，在这里傳输路径分为两个分支：或者通过SGW传送到PGW在传送到第三方应用服务器，或者通过SCEF连接到应用服务器。阀控等下行数据的发送与上行路径一样，仅方向相反。对于CIoTEPS用户功能优化数据传送方式和传统的数据流量一样，在无线承载上发送数据，有SGW传送到PGW再到第三方应用服务器。

NB-IoT平台：在NB-IoT平台可以完成各类业务的处理，并将处理后的结果转发到第三方应用服务器或NB-IoT水、电、气表。

第三方应用服务器：第三方应用服务器可以获取本服务系统内NB-IoT所有周期性上报的表计数据或者表及状态等信息，也可以完成对NB-IoT水、电、气表的控制。

4 结语

随着NB-IoT商业模块的推出以及NB-IoT网络部署的推进，NB-IoT产业生态系统正在快速成长，且将陆续应用于各垂直行业。NB-IOT技术的应用不仅有助于表计行业实现远程抄表，还可以通过全自动化的操作过程得到准确无误的测量，实现节约能耗，并对数据进行存储运算逻辑判断，帮助能源供应商优化能源配置。

参考文献

[1]谭华，林克.物联网热点技术及应用发展分析[J].移动通信，2016，40（17）：64-69.

[2]严益强.NB-IoT技术简介及其在智慧城市中应用研究[J].广东通信技术，2016，36（11）：6-8.

[3]沈成钦.膜式燃气表的无线远程抄表系统设计[D].重庆：重庆大学，2012，201（2）.

[4]邵泽华.智能燃气表的无线通信技术[J].煤气与热力，2016，36（3）：36-40.

[5]张良德.NB—IOT的特点及应用研究[J].通讯世界，2017，（2）：115-115.