基于智慧城市建设的NB—IoT应用研究

作者:未知

  【摘 要】智慧城市的健康发展往往和物联网所分不来。NB-IoT是目前即将出现的5G时代标准之一,其主要面向的为物联网场景,通过覆盖广、容量小以及成本低等优点在建设智慧城市带你各种发挥着重要作用。因此,本文在NB-IoT技术进行介绍的基础上,详细的分析了NB-IoT技术在智慧城市建设过程当中的应用,力求进一步促进智慧城市持续健康的发展。
  【关键词】智慧城市;物联网技术;NB-IoT技术
  智慧城市是通过物联网技术作为基础,对城市进行高度现代化状态的创造。在互联网媒体等手段的辅助下,城市将会有着随时都有互联的感知,高度智慧型应用和全面协调持续创新等特点。它的实质为将所有的事物联系的思想理念,利用现代的信息技术在城市建设过程当中进行实现,力求更好的智能化管理城市,提升人们的生活质量,给人们带来更加的便利。
  一、NB-IoT技术
  NB-IoT技术是在蜂窝窄带物联网的基础上,作为对传统蜂窝网络升级,其能够通过电信运营商更好的将其部署到传统LTE网络当中,升级成比较简单,并且仅仅占有很小空间的频带。在未来到来的5G时代,需要我们更好的实现可靠低时延时的数据通信,移动宽带增强以及所有事物间的信息互联,然而互联网发展的重点方向就是NB-IoT技术。NB-IoT技术的出现是为了适应当前物联网部署对支持大系统容量以及大规模连接的需求,其要求人们尽量减小信令开销的过程中,确保低成本功耗设备在物联网当中进行更高质量的蜂窝互联。
  物联网组网技术主要含有两种类型,分别为无线以及有限。在蜂窝网络基础上的NB-IoT技术是一类低功耗的广域网,也就是在无线组网当中进行长距离的无线通信技术。NB-IoT技术当中航链路内应用单载波特性的多址方式,其应用了BPSK以及QPSK等进行了调制。为了能够让NB-IoT的终端功率消耗尽量减小并且增加设备的待机时间,上行链路将单频传输的模式进行引入其中。单频传输模式一共含有四十八个子载波,除了过去的LTE网络内规范的15kHz子载波间隔,还需要重新的接入3.75kHz子载波间隔以求达到更大的系统容量。上行链路传输理论速率约在160~200kb/s之间。与单频模式对应的多频模式子载波间隔为15kHz,传输速率在160~250kb/s之间。相比而言,多频方式能达到更高的峰值速率,而单频方式能有效降低终端功耗,实现更大的容量和更广的覆盖。NB-IoT技术的下行链路为了尽量和现有的LTE下行的链路确保一致,应用了间隔为15kHz的OFDMA子载波,调制方式为QPSK,传输速率在160~250kb/s间,最多有AP0和AP1两个天线端口可以支持。NB-IoT和传统网络相比具有更低的设备功耗、更广的信号覆盖、更低的硬件成本、更大的系统容量。
  二、基于NB-IoT的智慧城市的应用
  2.1城市基础设施方面的应用
  城市基础设施含有智慧垃圾桶、智慧停车场以及智慧公交车站等。通过智慧停车系统作为案例,对于智慧城市重要基础,智慧停车场尽管臂架基础,然而却是不可或缺的。目前,我国的汽车制造行业和汽车市场的发展不可分割。迅速增加的汽车数量以及有限停车资源间存在着激烈的矛盾。停车难以及停车贵变成困扰车主的困恼。在未来发展过程当中,智慧停车系统将会分布到各个角落。传统的智慧停车场能够通过停车场当中安装智能感应装置,并且和进入到停车场用户智能手机来数据通讯。用户利用手机App将请求的参数发送到停车场的管理后台当中。通过后台管理系统来实时的进行调度,将车位信息和导航信息传到用户手机当中。除此之外,对停车场当中行使的车辆来全方面的进行跟踪定位,科学的对车流进行疏导,进而预防出现安全事故。
  因为停车场大多建造在商场的负一层,网络信号存在比较差的覆盖。对车主来说,要对接收到的后天系统导航信息进行实时的接收,进而确保行车更加安全。所以,传统网络不能够够用户基本需求进行满足。NB-IoT突出优点是必传统LTE网络覆盖深度进行加深。在NB-IoT技术的基础上的智慧停车系统要优化升级现在的蜂窝网络,不能重新进行部署。它的信号覆盖强度是GPRS网络一百倍,其是现在LTE网络十倍。它的接入能力要比其他的技术要强,即使在低下车库也能够让车主实时的对后台信息进行间断。车检器利用了NB-IoT硬件设备,其有着比较强的抗干扰能力,另外大大减小了设备成本。电池电量当比阈值要低的时候,就会通过数据中心及时的进行预警,继而维修人员可以迅速的更换电池。
  2.2医疗行业的应用
  医疗行业的应用包括智能穿戴设备、智能血压计、智慧医院、智能临床监控等。在可以预见的未来,医疗行业也将成为物联网技术大放异彩的舞台。人工智能将把医疗服务业推上一个新高度。医疗行业以智能血压计为例,智能终端将測量数据通过无线网络自动上传至数据中心进行整理和分析,同时生成便于老人读懂的健康分析和图表报告并给出相关建议,分析结果被发送至用户的手机App,使用户可在任何时间任何地点获取自己及家人的身体健康状况。
  传统智能血压计基于GPRS网络进行数据传输,在许多信号覆盖不好的地方,用户数据不易发送至云端,严重影响用户的使用体验。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。
  2.3智慧建筑
  智慧建筑包括报警系统、采暖通风与空调系统等。建筑的智能化要求我们在建筑中加入温湿度、安全、有害气体等传感器并定时将监测到的数据上传,用户可使用手机App遥控建筑内的各项环境参数使其达到适宜人居住的范围。以智慧建筑中的智慧空调系统为例,空调应当包含温度控制,湿度控制,气流速度控制,空气洁净度控制等几个主要功能。对于居民住宅,空调系统需要时刻保持房间内的空气湿度、环境温度在一个合适的范围内变化,而对于养殖场、农场等特殊场所,由于生产需要,必须让环境内的各项参数按照一定的函数规律变化以增加产量,因此要支持人工设置变化函数的功能。空调作为南方家庭夏天消暑降温的必备电器,其价格的高低是决定其能否进入普通百姓家庭的关键因素,如果一台智能空调的价格高达数万元,那么就失去了普及和便民的意义。现如今,市场上的普通空调动辄要四五千元,更不必说加入了3G、4G模块和各种传感器的智能化空调了。NB-IoT芯片价格低于2G主芯片,在大规模使用情况下,单块成本可降至1美元,其模块价格也仅需2美元,远远低于GPRS和3G、4G模块。运营商维护成本较传统网络低许多,且政府会出台相关政策提供一定的补贴,大大降低了智能空调的市场价格。
  三、结论
  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。对物联网这一智慧城市的关键技术的研究更是箭在弦上。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.
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