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得NB-IoT者得天下 | NB-IoT在智能交通领域的应用

2017-06-05

来源 : 赛文交通网

作者 : 拾元

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2017年物联网时代已经开启!物联网技术已经渗透各行各业,比如生产制造、交通物流、健康医疗、消费电子、零售、汽车等等行业,而NB-IoT是物联网领域的一项革新性技术。

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NB-IoT全称“窄带物联网技术”,是构建物联网的重要分支。

物联网的无线通信技术有很多,主要分为两类:一类如WiFi、蓝牙等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网)的广域网通信技术。NB-IoT属广域网通信技术的一种。

在“万物互联”的大趋势下,当前的4G网络在物与物的连接上显然无能为力。相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术,NB-IoT具备强连接、高覆盖、低功耗、低成本等特性,能够带来更加丰富的应用场景。

诚然,NB-IoT的出现助力了我们智慧城市的建设,其支持的应用场景包括五大方面:

第一,智慧市政。水、电、气、热等基础设施的智能管理;

第二,智慧交通。比如交通信息、应急调度、智能停车等领域;

第三,智慧环境。水、空气、土壤等实时监测控制;

第四,智慧物流。比如集装箱等物流资源的跟踪与监测控制;

第五,智慧家居。家居安防等设备的智能化管理与控制。

NB-IoT解决方案的实际应用

第一,基于NB-IoT的智能井盖解决方案。

井盖是出现道路交通事故的因素之一,尤其在中国,很多地方道路年久失修,往往容易留下安全隐患,在南方等城市,遇到大暴雨时无法及时排水,容易淹没马路,井盖被打开或移位时不容易被监测到,从而引发交通事故。

中兴通讯和中国移动联合展示了一款市政物联网应用——智能井盖。基于NB-IoT的智能井盖解决方案通过全方位监管井盖状态,在井盖被打开、移位等情况下,可实现及时警告。NB-IoT技术具有的低成本、广覆盖、低功率、大连接等特征,能有效提高智能井盖监控系统的覆盖区域,消除覆盖死角,降低建设维护成本。

第二,基于NB-IoT的智能停车解决方案。

智能停车解决了广大车主停车难的困扰,实现了对城市停车资源的高效管理,对停车行为的实时监控,对运维团队的有力支撑,并最终实现为各类车主提供全面的交通信息服务。如华为和中国联通的NB-IoT智能停车解决方案是基于华为NB-IoT模块推出的这套智能停车系统将能实现预定、转租停车位等功能,低功耗和高穿透能力使得这个方案更具可靠性。

第三,基于NB-IoT的环境检测解决方案。

中国移动、爱立信以及英特尔的环境检测应用是采用了英特尔最新的NB-IoT芯片(XMM7115),可以实时监测环境的PM值、温度、湿度、光感亮度等。

第四,基于NB-IoT的智能垃圾箱解决方案。

在“2016年巴塞罗那通信展”期间,华为展示了基于NB-IoT的智能垃圾箱解决方案,其通过对服务区域中的垃圾箱进行智能改造,为其加装嵌入NB-IoT无线芯片的声波传感器,以判断垃圾箱是否已满。并通过NB-IoT无线网络将状态信息上报给管理服务器,服务器根据上报信息为垃圾车规划最优路径,此举可将垃圾清运车的调度效率提升1倍以上,为每个城市的垃圾管理节省每年数百万美元的车辆和人力成本。

第五,基于NB-IoT的智能家居应用方案。

在2016年中国移动全球合作伙伴大会上,海信通过与中国移动的密切合作,率先推出面向智能家居的NB-IoT方案设计,实现了从终端数据采集、数据可靠传输、远程控制到平台数据分析的完整的全链路动态展示。对于智慧家庭来说,NB-IoT可以作为主要或者备份通信手段满足未来“永在线”的需求,并实现对于家居产品的远程控制、安防报警及运行状态监控等。

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NB-IoT在智能交通领域的应用案例

第一,在智能停车领域的应用。

就目前来看,NB-IoT技术在智能交通领域比较常见的应用场景是智能停车,通信频次低,无需布线,无需复杂组网,比较适合停车位检测通信。

例如2016年7月1日,华为携手上海联通发布NB-IoT智能停车解决方案。上海联通与华为合作建设了全球首个基于 4.5G NB-IoT的大规模连续覆盖区域----上海国际旅游度假区,并率先在P1停车场部署了300多个基于NB-IoT技术的智能车检器,并提供从终端,基站,服务器,手机应用的端到端智能停车方案。用户可以在手机上实现车位查询、预定、导航、移动支付以及停车场管理等功能,解决了游客找车位难问题,并一定程度缓解了交通拥堵。

另外,在今年4月上海联通又将NB-IoT技术应用于上海闵行浦驰路公用路面停车系统,向城市道路停车乱象说“不”。

据上海联通专家介绍,浦驰路的路面停车场上,每一个车位的地面内,都被嵌入一块“地磁”,车辆停到车位后,“地磁”就会将感应到的数据传送到车辆管理人员手持的车检器。对于道路车位管理方,可以通过车检器有效监管车位占用和用户缴费情况,保证道路车位资源的合理利用,并为城市智能交通管理提供大数据支持。

第二,在共享单车领域的应用。

今年2月22日,ofo宣布与中国电信、华为达成共享单车及物联网合作关系,三方将基于全球领先的NB-IoT标准合作开发新型共享单车解决方案。ofo通过华为提供的NB-loT芯片和网络技术,接入到中国电信的无线网络中,为用户提供更好的使用体验。

在此之前,共享单车的另一家巨头摩拜单车在2月初也同样与爱立信、中国移动上海公司展开类似解决方案,合作打造IoT端到端的应用。致使摩拜可以更加准确地定位单车位置,并将定位范围扩大至传统覆盖无法到达的区域,例如地下停车场等。

NB-IoT技术比传统蜂窝技术占用更窄的带宽,更少的资源,但是却能提供更好的覆盖,更短的响应时间。共享单车作为典型的低功耗广域市场应用,NB-IoT的技术特点非常符合此类场景。在共享单车领域NB-loT互联网技术主要用于智能锁、智能停车以及智能运维等多维度的场景应用。

目前除了在智能停车和共享单车领域的应用外,NB-IoT在交通领域还有其他用武之地。比如道路基础设施的监测,尤其是重点路段、事故频发路段的护栏、交通标牌等,护栏受到严重撞击,即可发送预警信号到交通应急部门、道路护理部门。还可以用于水浸比较常见的路段,进行水浸监测,从而自动生成水浸地图等。

NB-IoT技术面临的潜在问题

NB- IoT的发展前景毋庸置疑,但其应用环境存在一定考验。赛文交通网(china_7its)从市场调研中发现NB-IoT存在的潜在问题主要有两点:一是数据安全问题;二是传输可靠性问题。

这些问题可以从两方面说起:一方面是来自NB-IoT网络外部的攻击和窃听行为,另一方面是NB-IoT网络内部的信号干扰。NB-IoT 网络进行数据信息交互时,可能会面临外部用户的恶意攻击,从而降低网络信息传输的成功概率。随着恶意攻击行为的增加,NB-IoT 网络信息交互的中断概率会随之上升,这也将导致数据重传次数的增加,从而加重NB-IoT网络的通信负担,甚至可能会导致网络的瘫痪。

从功耗的角度来看,NB-IoT 网络设备需要具备很长的网络生存周期,然而重传次数的增加也会降低 NB-IoT终端设备的生存周期。此外,从信息安全的角度来看,当NB-IoT网络进行信息交互的同时,还可能存在恶意窃听行为,这将破坏数据信息传输的安全性。

并且随着网络信息重传次数的增加,数据信息的安全性也越容易遭受破坏。概括来说,外部用户的恶意攻击和窃听行为不仅降低了NB- IoT网络信息传输的可靠性,也将恶化 NB-IoT 网络信息的安全性。

结语:

从市场大环境来看,中国已经成为全球物联网普及的重要区域,NB-IoT能够得到国内众多领域巨头的追捧和认可,注定其在我国物联网领域不可动摇的市场地位,而行业巨头们的投入势必加速整个NB-IoT应用的推广和普及。

从目前的行业应用来看NB-IoT会在两个领域发挥巨大作用:一个是智慧城市,另一个是环保监测。从物联网的发展趋势来看,未来NB-IoT将很可能被广泛应用在不同的垂直行业,开启万物互连的新领域、新时代。

附:NB-IoT演变历史

2013年初,华为与相关业内厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展,并起名为LTE-M(LTE for Machine to Machine)。在LTE-M的技术方案选择上,当时主要有两种思路:一种是基于现有GSM演进思路;另一种是华为提出的新空口思路,当时名称为NB-M2M。

2014年5月,由沃达丰,中国移动,Orange,Telecom Italy,华为,诺基亚等公司支持的SI “Cellular System Support for UltraLow Complexity and Low Throughput Internet of Things” 在3GPP GERAN工作组立项,LTE-M的名字演变为Cellular IoT,简称CIoT。

2015年4月,PCG(Project Coordination Group)会议上做了一件重要的决定:CIoT在GERAN做完SI之后,WI阶段要到RAN立项并完成相关协议。

2015年5月,华为和高通在共识的基础上,共同宣布了一种融合的解决方案,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阶段最后一次会议,爱立信联合几家公司提出了NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念。

2015年9月,RAN#69次会议上经过激烈讨论,各方最终达成了一致,NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演进到了NB-IoT(Narrow Band IoT)。

2016年6月16日,NB-IoT R核心协议在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四个工作组均已冻结。性能规范在3GPP RAN4工作组,计划在9月份结束。性能规范NB-IoT与eMTC同时进行,计划同时完成。

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