NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一種新興技術(shù), 它構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，具有支持海量連接、深度覆蓋、低功耗等顯著優(yōu)點。智慧城市就是把城市中的電表、水表、路燈、停車位、井蓋、垃圾桶等公共基礎(chǔ)設(shè)施通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，實現(xiàn)市政、交通、電力等領(lǐng)域的智慧式管理和運行。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧城市建設(shè)的基石，在眾多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，NB-IoT技術(shù)與生俱來的優(yōu)勢使其非常適合于傳感、計量、監(jiān)控等智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有望支撐智能井蓋、智慧路燈、智能垃圾桶等多個智慧城市應(yīng)用場景。

　　一、NB-IoT技術(shù)為智慧城市建設(shè)提供關(guān)鍵支撐

　　智慧城市的互聯(lián)互通都是基于一些數(shù)據(jù)量極小(kb級)的基礎(chǔ)設(shè)施，如井蓋、水電表、垃圾桶等，因而對具有明確指標(biāo)要求的低速率廣域物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求旺盛，目前廣泛商用的2G/3G/4G及其他無線技術(shù)都無法滿足這些挑戰(zhàn)。NB-IoT技術(shù)采用超窄帶(180kHz)設(shè)計，犧牲速率和時延性能，以換取更強大的物聯(lián)網(wǎng)承載能力，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重大突破，填補了此前無法長距離、大規(guī)模、廣泛部署的技術(shù)空白，為智慧城市建設(shè)提供了全新的技術(shù)支撐。

　　(一)深度覆蓋，夯實智慧城市建設(shè)基礎(chǔ)

　　NB-IoT技術(shù)擁有更強的覆蓋能力，在同樣的頻段下，比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提升20dB增益，相當(dāng)于覆蓋能力提升100倍，就算在地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方也能覆蓋到。在智慧城市建設(shè)中，智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是一項基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、支撐性的工作，需要對包括表具(水、電、氣)、井蓋、車庫、橋梁等大量基礎(chǔ)設(shè)施進行智能化監(jiān)控。市政公用設(shè)施的搭建大規(guī)模集中在地下工程，井蓋的增加不可避免，如無法及時準(zhǔn)確的獲取井蓋狀態(tài)信息，將有可能對人們的生命和財產(chǎn)造成極大的損失。NB-IoT技術(shù)的深度覆蓋特性能有效擴大智能監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋范圍，消除覆蓋死角，及時準(zhǔn)確的獲取這些公共基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)信息。在 2016年世界移動大會·上海站上，中興通訊和中國移動聯(lián)合展示了一款加裝NB-IoT模塊的智能井蓋，使用NB-IoT模塊對井蓋狀態(tài)進行全方位監(jiān)管，在井蓋被打開、移位或者被破壞時，可實現(xiàn)及時告警，排除安全隱患，避免人員傷害與財產(chǎn)損失。2017年6月，中興物聯(lián)的NB-IoT智慧井蓋方案在鷹潭測試成功進行，順利完成了智能井蓋終端與商用網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備的聯(lián)合業(yè)務(wù)測試，NB-IoT技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)兼容性和業(yè)務(wù)穩(wěn)定性方面均得到了檢驗。

　　(二)超低功耗，助力智慧城市可持續(xù)發(fā)展

　　NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、低速率應(yīng)用，設(shè)備功耗可以做到非常低，終端模塊的待機時間可長達十年。大力推進智慧城市建設(shè)要以可持續(xù)發(fā)展為理念，注重資源的高效低耗和生態(tài)環(huán)境保護優(yōu)先原則。NB-IoT技術(shù)的超低功耗特性，一方面使得終端設(shè)備不需要頻繁更換電池，避免了電池的大量生產(chǎn)和更換對環(huán)境造成的污染;另一方面，可以應(yīng)用在如智能垃圾桶這一類數(shù)量多、分布廣、地區(qū)偏遠、更換電池困難的生態(tài)城市建設(shè)項目上，支撐整個智慧城市更好的運作。采用NB-IoT技術(shù)實現(xiàn)垃圾桶的網(wǎng)絡(luò)化管理和智能化控制，可有效提高環(huán)衛(wèi)資源使用效率，提升運營監(jiān)管工作質(zhì)量，同時避免桶內(nèi)垃圾堆積處理不及時對城市造成的二次污染。在2016年巴塞羅那通信展期間，華為展示了基于NB-IoT的智能垃圾桶解決方案，通過在垃圾桶內(nèi)嵌入NB-IoT無線芯片的聲波傳感器，判斷垃圾箱是否已滿。并通過NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)將狀態(tài)信息上報給管理服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)上報信息為垃圾車規(guī)劃最優(yōu)路徑，此舉可將垃圾清運車的調(diào)度效率提升1倍以上，提升回收效率，降低成本的同時能夠及時清理垃圾，保持城市清潔。

　　(三)海量連接，滿足智慧城市萬物互聯(lián)需求

　　NB-IoT技術(shù)具備支撐海量連接的能力，在使用同一基站的情況下，NB-IoT技術(shù)可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提高50-100倍的接入數(shù)，單個基站小區(qū)可支持5萬個NB-IoT終端接入，可以輕松滿足未來智慧城市中大量設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求。在水資源短缺、水污染加劇的情況下，供水安全、高質(zhì)量服務(wù)壓力日增，水資源管理成為城市智能化管理的重要組成部分。NB-IoT技術(shù)的海量連接特性能夠?qū)崿F(xiàn)大量智能水表可集中抄讀，還可以提供智能收費等管理和服務(wù)，解決機械水表人工抄讀效率低、抄錄數(shù)據(jù)誤差大等問題。2016年12月，全國首個NB-IoT水務(wù)試點項目在福州啟動，將使原本繁雜的人工抄表轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線自動抄表，傳統(tǒng)使用GPRS作為水表發(fā)送數(shù)據(jù)的手段，一個基站只能同時負載幾百個水表，而采用NB-IoT在水表中安裝傳感器，支持水表數(shù)據(jù)的自動收集，一個基站可同時并發(fā)5萬個水表數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的客觀準(zhǔn)確性。2017年6月，福州智慧水務(wù)項目宣布正式啟動規(guī)模商用部署，福州市自來水有限公司將分批次采購30萬臺NB-IoT智能水表，到2018年底，在福州市區(qū)900多個小區(qū)完成更換，這也是全球最大規(guī)模的NB-IoT商用項目。

　　二、 NB-IoT技術(shù)應(yīng)用于智慧城市場景面臨的挑戰(zhàn)

　　(一)芯片自主創(chuàng)新能力有待加強

　　芯片在整個NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈中處于核心地位，芯片尺寸雖小，但低功耗要求設(shè)計非常復(fù)雜。為滿足兩節(jié)干電池工作十年的能耗指標(biāo)，NB-IoT芯片既要采用休眠喚醒模式，又要做到全面的蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋，這無疑大大增加了技術(shù)難度。目前，NB-IoT的芯片研發(fā)都集中在高通、英特爾等國外廠商巨頭，我國在芯片的研發(fā)生產(chǎn)方面普遍競爭力不足，在技術(shù)力量、創(chuàng)新能力等方面均有所欠缺，到目前為止，只有華為一家具備 NB-IoT芯片量產(chǎn)能力。再加上芯片設(shè)計周期長、風(fēng)險高等因素，國內(nèi)企業(yè)多施行“拿來主義”，寧可支付高昂的進口芯片費用，而不愿意投資研發(fā)設(shè)計，甚至加碼芯片解密技術(shù)來迂回解決創(chuàng)新難題。過度依賴進口不僅制約了國內(nèi)芯片行業(yè)本身的發(fā)展，阻礙NB-IoT技術(shù)的推廣，也會大幅降低整條產(chǎn)業(yè)鏈的安全可控性。

　　(二)數(shù)據(jù)傳輸面臨潛在安全隱患

　　在萬物互聯(lián)時代，NB-IoT技術(shù)支撐的智慧城市建設(shè)可以實現(xiàn)信息資源的高度集中和共享，這就不可避免的會暴露出數(shù)據(jù)安全隱患。大量智能終端的廣泛應(yīng)用，造成攻擊手段更加多樣化和智能化，進一步加大了信息安全保障體系防護的難度。當(dāng)海量終端設(shè)備通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)進行信息交互時，可能會存在外部用戶的惡意攻擊和竊聽行為，破壞數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴２⑶译S著惡意攻擊行為的增加，網(wǎng)絡(luò)信息重傳次數(shù)也隨之增加，從而加重NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的通信負擔(dān)，甚至可能會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。2016年10月，黑客通過互聯(lián)網(wǎng)控制了美國大量的網(wǎng)絡(luò)攝像頭和相關(guān)的 DVR 錄像機，然后操縱這些設(shè)備攻擊美國的多個知名網(wǎng)站，如Twitter、Paypal、Reddit等，美國公共服務(wù)、社交平臺、民眾網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等都遭到前所未有的嚴(yán)重攻擊，半個美國的網(wǎng)絡(luò)幾乎陷入癱瘓。

　　(三)現(xiàn)有商業(yè)模式尚不成熟

　　在智慧城市建設(shè)中，NB-IoT技術(shù)聚焦的是低速率的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，當(dāng)NB-IoT得到廣泛部署后，連接終端數(shù)量會大幅提升，但作為接入終端的水表、路燈、井蓋等城市基礎(chǔ)設(shè)施對流量的需求非常低，平均一年使用的數(shù)據(jù)總量也不會超過5MB，故終端直接帶來的連接收入并不高，未來NB-IoT的每用戶平均收入(ARPU)將遠低于2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)。以高價值抄表業(yè)務(wù)為例，此前，2G網(wǎng)絡(luò)提供抄表業(yè)務(wù)收費約5元/月，但NB-IoT提供的抄表業(yè)務(wù)收費低于1元/月，未來還會進一步下降低。據(jù)中國聯(lián)通研究院分析，未來通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)接入終端的ARPU值僅為1-2元甚至更低，而3G/4G網(wǎng)絡(luò)終端平均ARPU值將達到NB-IoT終端的20-50倍。雖然NB-IoT未來帶來的聯(lián)接數(shù)量可能達到蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的70%，但只能貢獻10%的收入，過于單一的傳統(tǒng)流量計費模式將無法保障運營商的盈利能力，現(xiàn)階段也沒有成熟商業(yè)模式借鑒，運營商需要聯(lián)合第三方機構(gòu)一起盡快研究探索流量經(jīng)營之外的商業(yè)模式。

　　三、加快發(fā)展NB-IoT技術(shù)的措施建議

　?。ㄒ唬┦羌哟笮酒群诵牟考难邪l(fā)力度。

　　加大資金投入，建設(shè)一批具有國際影響的NB-IoT技術(shù)創(chuàng)新中心，強化NB-IoT核心部件(如芯片、模組等)的研發(fā)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，重點推進關(guān)鍵核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成為國際標(biāo)準(zhǔn)，打破科技成果轉(zhuǎn)化壁壘，構(gòu)建自主知識產(chǎn)權(quán)體系;持續(xù)提升產(chǎn)業(yè)配套能力，扶持本土企業(yè)在NB-IoT專用芯片、模組、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、應(yīng)用軟件和服務(wù)平臺等產(chǎn)品研發(fā)，加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)協(xié)同創(chuàng)新，構(gòu)建貫穿NB-IoT產(chǎn)品各個環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，提供滿足市場需要的多樣化產(chǎn)品和應(yīng)用系統(tǒng)。

　?。ǘ?是探索多元化的商業(yè)模式。

　　NB-IoT涉及的行業(yè)眾多，運營商需要明確目標(biāo)受眾，提供精品化、差異化的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，打造按終端產(chǎn)品生命周期計費等多元化運營模式。運營商在已有的QoS服務(wù)質(zhì)量保證、網(wǎng)絡(luò)安全、電信級計費、大數(shù)據(jù)服務(wù)等領(lǐng)域繼續(xù)保持行業(yè)優(yōu)勢，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)可以讓運營商提升物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)服務(wù)能力，包括云服務(wù)提供、海量客戶管理、物聯(lián)網(wǎng)實名認證、系統(tǒng)總包集成、大客戶高端定制服務(wù)等方面，提供更加多樣化的盈利渠道。

　　(三)是充分發(fā)揮科技社團的第三方支撐作用。

　　組織建立NB-IoT技術(shù)應(yīng)用于智慧城市場景的專家團隊，探索制定技術(shù)發(fā)展路線圖，提出場景應(yīng)用指導(dǎo)方案;引導(dǎo)NB-IoT技術(shù)及服務(wù)提供商與共享經(jīng)濟企業(yè)深入對接，打造產(chǎn)用對接平臺，促進NB-IoT新技術(shù)、新成果的快速轉(zhuǎn)化應(yīng)用;成立區(qū)域性NB-IoT產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，加強區(qū)域間交流合作、資源和要素對接，促進各地優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展，打造區(qū)域品牌特色，并以此為基礎(chǔ)向各產(chǎn)業(yè)以及省內(nèi)外周邊地區(qū)進行延伸和輻射。

　　(四)是加快建立健全NB-IoT技術(shù)應(yīng)用的監(jiān)管體系。

　　加快制定并出臺NB-IoT技術(shù)相關(guān)的法律法規(guī)，保證NB-IoT技術(shù)產(chǎn)品依法正常有序發(fā)展;加快NB-IoT基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)，通過技術(shù)進步在底層協(xié)議中加入有效合理的監(jiān)管審核機制，加強NB-IoT在垂直應(yīng)用領(lǐng)域中的技術(shù)監(jiān)管;建立面向城市網(wǎng)絡(luò)空間安全的監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)基礎(chǔ)平臺，實現(xiàn)城域網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急處置和災(zāi)后恢復(fù)的一體化運作，力爭從管理體制、信息規(guī)劃、資源整合、項目管理、信息安全、保障機制等方面進一步規(guī)范NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用。