使用NB-IoT物联网技术建设智慧小区

孙科

【摘要】 NB-IoT（窄带蜂窝物联网）标准核心协议研究工作已于2016年6月16日全部完成，NB-IoT成为通信行业当下最大的热点，2017年中国将规模商用NB-IoT。本文主要探讨NB-IoT物联网技术的特点、应用背景及其在智慧小区建设中的应用。

【关键词】 NB-IoT 物联网智慧小区

前言：

目前建设的大多数智慧小区，都是只完成了部分单独智能化的系统，如小区安防系统，小区门禁系统、物业管理系统、智能家居系统等，但是这些系统的智能化建设只是局部封闭的独立系统，众多系统各自为政，各厂家的产品缺乏统一规划，造成后期与其它系统的对接难度高，无法做到资源与业务全面整合。在此基础上建设的智慧小区系统扩展性差，系统之间无法实现交互，并不能算是真正意义上的智慧小区。本文探讨如何运用先进的NB-IoT物联网、云计算、大数据技术，建立起沟通小区内部居民与居民、居民与物业中心、居民与外部社会等多重综合信息交互平台，打造出安全、舒适、高效、节能的生活环境和具有可持续发展能力的现代智能化住宅小区。

一、NB-IoT技术概念及特点

基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things， NB-IoT）是一种物联网实现技术，同蓝牙、WIFI、ZigBee一样，属于物联网的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级[1]。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWA）[2]。NB-IoT具备四大特点：

一是海量连接，NB-IoT单扇区支持5万个连接，是传统接入数的50-100倍；

二是深度覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍，预期能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方；

三是低功耗，NB-IoT终端模块的电池待机时间可长达10年；

四是低成本，NB-IoT模块的成本低于2G模块的成本，大规模应用后预期可到10元以内。

二、NB-IoT应用背景

移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上，相比蓝牙、WIFI、ZigBee等短距离通信技术，移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性，能够带来更加丰富的应用场景，将成为物联网的主要连接技术。

2016年6月16号， NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄带蜂窝物联网）作为3GPP R13一项重要课题，其对应的3GPP协议相关内容获得了RAN全会批准，正式宣告了这项受无线产业广泛支持的NB-IoT标准核心协议历经2年多的研究终于全部完成。

2016年7月15日，中国电信开始启动800M LTE 4G网络建设，这是国内第一张低频LTE网络，并且将在2017年上半年实现全网覆盖，为NB-IoT物联网技术的应用奠定了良好的网络基础。

因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以广泛应用于多种应用场景，如智慧城市、智慧交通、智慧物流、车联网、智慧医疗、智慧工业、智慧农业、智慧家庭、智慧教育、智慧小区等。

三、NB-IoT在智慧小区应用实现方法

3.1智慧小区应用场景设计

针对智慧小区应用，需要制定相关完整的场景体验和场景智能解决方案，给用户提供一整套智能组合产品解决方案而不仅仅是一个个单独的智能产品。目前在智慧小区里面的应用场景有：

公共安全防范：小区安防系统（视频监控、红外探测、电子巡更等）、出入口管理系统（人员出入管理、车辆出入管理及车位管理、可视对讲、电梯智能控制、智能信报箱等），居民报警系统（门窗入侵报警、紧急报警按钮、煤气泄露报警、烟感报警、漏电报警、漏水报警等），应用现代化综合安全防范技术，建立小区全面的安全防范体系。

物业管理系统（公共信息发布和互动系统、远程抄表、智能井盖、智能路灯、给排水监测、地库送排风监测、电梯监测等），通过嵌入各种信息化手段，提升了物业公司的管理水平，为物业工作人员和居民之间提供全方位的沟通手段，搭建即时、畅通的互动桥梁，达到了提高物业服务水准，降低物业管理成本的目的。

智能家居系统（电子门锁、灯控及调光、空调、窗帘、音响、智能净水、智能空净、灌溉、健康监控、智能网关等），使居民的家居生活智能化、人性化、安全、方便、快捷，享受高贵、舒适的环境。

目前已有一些厂家实现了在产品出厂时预置NB-IoT通讯模块（如三川智慧、宁波水表厂生产的物联网水表、百富科技生产的移动POS机等），这些已经预置NB-IoT通讯模块的产品可直接接入NB-IoT网络中，其它产品则需要进行NB-IoT通讯模块的升级改造，实现对以上场景中所需底层数据的深度覆盖和海量采集。

3.2智慧小区公众服务云平台设计

为实现智慧小区建设的终极目标，需要构建部署智慧小区公众服务云平台，它是为智慧小区其它系统相关应用的建设提供基础性的软硬件平台。使用云计算模式进行平台搭建并提供服务，采用标准开放的平台接口，完成小区内多个系统集中建设与维护，实现数据统一存储，节省用户软硬件平台投资。在智慧小区公众服务云平台上统一对各个系统的数据进行处理和交互，之后再利用大数据和人工智能的技术定制和优化用户体验。以大数据为核心，实现小区内各个系统信息分析和联动的需求，同时采用多级权限管理，为物业提供物业统一管理服务系统应用，为居民提供智慧小区APP应用。

智慧小区公众服务云平台是为广大小区居民提供全方位、立体式生活服务的平台。平台聚焦小区物业、小区商圈、居民互动、居家养老等服务，通过信息化技术手段整合社会力量，组织公共资源，提供小区公众服务，最终实现为居民提供更优质的信息化服务。

平台支持平滑扩展，可根据客户需求和资金投入预算，分阶段部署，平滑扩容升级。提供与城市其它公共信息平台对接的接口，实现对政府部门、相关系统、各类数据信息资源的横向互联与纵向互通，拓展数据交换共享服务，例如將小区的公共信息发布和互动系统与政府的政务服务系统对接、小区的电梯监测系统与安检部门系统对接、小区的安防系统与公安部门系统对接、小区的居民健康大数据与城市医疗系统对接等，全面提升政府管理水平、物业公司的服务质量和居民的生活质量。

3.3智慧小区公众服务云平台系统安全保障

NB-IoT使用专门的号码段以及专用的物联网专网，可得到电信级的QoS服务质量保证、网络安全、电信级计费、大数据服务保障。电信运营商提供感知层、网络层、应用层的全面安全防护，解决了物业公司系统运行维护的后顾之忧，物业公司可腾出精力更加专注于为居民服务，居民也可尽享全面安全无忧的智慧生活。

四、结束语

综上所述，使用NB-IoT物联网技术将建设安全、舒适的小区环境；建立高效、科学、便利的物业管理体系；提供方便、快捷、经济的信息通讯服务；打造温馨、舒适、便利、科学和数字化视听一体化的现代智能家居环境系统，避免了重复投资，满足了政府、物业公司、居民等多方的需求。

参 考 文 献

[1]蜂窝上的万物互联：NB-IoT.未来移动通讯论坛.2016-2-3

[2]华为携手沃达丰完成首个NB-IoT商用测试.OFweek光通讯网.2015-12-23