魏国晋，张 亚，胡春杰

（1.青海省水文水资源测报中心，青海 西宁 800001；2.水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012）

水文自动测报系统是利用传感器技术、计算机技术和通信技术，将江河、湖泊、水库等流域的水位、雨量、流速等水文数据进行实时采集、存储、传输、处理、预警的水文测报自动化监测系统[1]。当前，水文测报系统采用的无线通信技术主要有蓝牙、WIFI、蜂窝移动通信4G、ZigBee等，但针对通信距离远、低功耗、低成本、网络布置灵活的无线通信，现有的无线通信技术难以适用。NB-IoT技术是一种新兴的LPWAN(低功耗广域网)技术，具有远距离、低功耗、低速率、低成本、灵活组网等特点，随着物联网的应用越来越广泛，水文传感器数量相应地也越来越多，所以NB-IoT技术在水文自动测报中的应用已势在必行[2-3]。

1 低功耗广域网

低功耗广域网（Low Power Wide Area Network，LPWAN）是一种低功耗远距离的无线通信网络；其由于网络覆盖范围广、终端功耗低等特点更适合于大规模的物联网应用部署[4]。相较于熟悉的Zig-Bee、Bluetooth、Wi-Fi无线通信方式，LPWAN的传输距离更远，一般为公里级，其链接预算（linkbudget）可达160 dBm，而Bluetooth和ZigBee一般在100 dBm以下。相比传统的蜂窝网络技术（2G、3G），LPWAN的功耗更低，电池供电设备使用寿命可达数年。速率与覆盖范围如图1所示。

图1 速率与覆盖范围

2 NB-IoT关键技术

NB-loT是一种授权频谱的蜂窝通信技术，是3GPP针对LPWA定义的新一代蜂窝物联网技术。NB-loT构建于蜂窝网络，只消耗大约180 kHz的频段，可直接复用现有的基站设备，直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，减少部署成本、实现平滑升级，使运营商高效地切入物联网市场[5-7]。……