NB-IoT在交通基础设施安全监测中的应用探析

一、低功耗广域网（Low Power Wide Area Network，LPWAN）初认识

1、超低功耗

设备与网路进行通信连接时，由于传输数量少、频次低、平时设备处于睡眠状态等，对设备电池电量消耗低，确保电池可以持续供电10年以上，满足长期免维护需要。比如城市智能水表，一般只有在月底进行远程抄表时才唤醒，其一次传输的数据只有数KB，具有数据小、频次低的特征。

2、广覆盖深覆盖

对网络的要求，单基站的连接覆盖范围可以达到十几公里，通过增强覆盖，在恶劣环境下可以实现较好的信号穿透，信号可以实现上天入地，基本可以消灭信号覆盖盲区的问题。

3、超大连接能力

单个基站的设备连接能力达到数万甚至十万个，相比于传统蜂窝网络，连接能力得到大幅提升，可以有效支撑万物互联的需求。

4、低成本低带宽

一方面是终端设备芯片的简化设计，使内置基于LPWAN标准通信模块的设备整体成本降低，另一方面是数据传输的量少、频次低带来的应用方支付给网络运营商的流量费（连接费）用低，如中国电信推出的全球首个NB-IoT套餐8年的连接费用才仅仅105元，年均10几元的设备连接费仅相当于现在动辄每年数百元的4G流量费的零头。

应该说低功耗广域网络（LPWAN）使“万物互联”的愿景成为可能。

二、聚焦窄带物联网（NB-IoT）

在诸多LPWAN技术标准中，NB-IoT在我国能够脱颖而出，甚至一马当先，主要基于以下的原因。

1、国家政策的大力支持

2017年6月16日，工信部下发《全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知》，明确以14条举措全面推进NB-IoT建设发展，到2020年建设150万NB-IoT基站、发展超过6亿的NB-IoT连接总数。通知明确建设广覆盖、大连接、低功耗移动物联网（NB-IoT）基础设施、发展基于NB-IoT技术的应用，有助于推进网络强国和制造强国建设、促进“大众创业、万众创新”和“互联网+”发展。这说明NB-IoT已经上升为国家战略布局层面，必将引领NB-IoT产业进入全面发展的快车道。

2、三大运营商的积极布局

首先，中国电信已经完成NB-IoT网络部署，全网31万个基站实现同步升级，建成了全球最大的NB-IoT网络。同时，在落地方面，中国电信经过对NB-IoT网络和物联网平台的联动优化，大大提高了智慧城市中水、电、气等抄表的上报成功率，降低了上报过程中的低时延等问题。

其次，中国联通在去年第三季度完成了NB-IoT核心网建设。到今年5月，NB-IoT基站规模超过30万个，基本可以做到全国覆盖，这是继中国电信之后第二张覆盖全国的NB-IoT网络。去年6月，中国联通发布了物联网新一代连接管理平台，目前该平台已经超过了8000万的连接、近两万的行业客户，其中每月新增连接数在300-400万左右，已经成为全球最大的单一连接管理平台，预计到今年底，中国联通物联网连接数将突破1.3亿个。

3、产业界的倾情投入

一年多来，根据中国信通院2018年4月发布的《NB-IoT行业发展研究报告》显示，NB-IoT在智能家居、智慧农业、智慧城市中的智能路灯、停车场、公交站台、水表、燃气表、水务检测、气体监控、消防等领域都开展了广泛的商用或试点，呈现出了良好的发展势头。

三、交通基础设施安全监测的需求

交通运输部2017年交通运输行业发展统计公报显示，截至2017年末，全国铁路营业里程达到12.7万公里，全国公路总里程477.35万公里；年末全国四级及以上等级公路里程433.86万公里，二级及以上等级公路里程62.22万公里，高速公路里程13.65万公里。年末国道35.84万公里，省道33.38万公里。农村公路里程400.93万公里，其中县道55.07万公里，乡道115.77万公里，村道230.08万公里。年末全国公路桥梁83.25万座、5225.62万米，其中特大桥梁4646座、826.72万米，大桥91777座、2424.37万米。全国公路隧道16229处、1528.51万米，其中特长隧道902处、401.32万米，长隧道3841处、659.93万米。

四、NB-IoT在交通基础设施安全监测的应用设想

在2017年通信展上，进行了NB-IoT应用于山体滑坡监测及预警演示，一旦遇到地质灾害，多个内置NB-IoT通信模块的传感器监测山体异常情况，实现触发数据上传，通过小区广播实时对灾区附近用户进行信息预警，并远程告知政府、气象、公安等行业主管部门。关于NB-IoT+北斗对山体状态进行监测的相关应用的可行性也在业界进行了探讨。