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窄帶物聯(lián)網(wǎng)來啦!幫助傳統(tǒng)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)廣域采集精準(zhǔn)感知

作者:中國儲(chǔ)能網(wǎng)新聞中心 來源:電網(wǎng)頭條 發(fā)布時(shí)間:2020-03-25 瀏覽:

提到寬帶網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng),大家已經(jīng)非常熟悉。那窄帶物聯(lián)網(wǎng)呢?

在萬物互聯(lián)的時(shí)代,首先就要解決“物”與“網(wǎng)”的連接問題。連接技術(shù)因此成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵。窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)正是為了解決現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中“物”與“網(wǎng)”的連接難題而誕生的。和4G技術(shù)為人服務(wù)、為手機(jī)服務(wù)、為消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)不同,窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將重點(diǎn)放在為“物”服務(wù),以及為物聯(lián)網(wǎng)終端和產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)上。

隨著能源物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)電網(wǎng)也不斷向數(shù)字化、智能化方向升級(jí)。窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將為電網(wǎng)廣域感知、采集、連接提供有力支撐。

何為窄帶物聯(lián)網(wǎng)

何為窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)?NB-IoT是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的通用型物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)。NB-IoT聚焦低功耗、廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)市場,利用蜂窩技術(shù)連接無線網(wǎng)絡(luò)中的各種智能傳感器和設(shè)備,以特殊頻段部署于現(xiàn)有運(yùn)營商通信網(wǎng)絡(luò),并與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。

2015年9月,國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP正式宣布NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)。2016年6月,在韓國召開的3GPP RAN全會(huì)第72次會(huì)議上,NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議的相關(guān)研究完成。

與之同步,國內(nèi)也開始了NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)制定工作,并逐步走向規(guī)?;逃谩?017年6月,工信部發(fā)布《關(guān)于全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》,明確提出到2017年末,實(shí)現(xiàn)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)覆蓋直轄市、省會(huì)城市等主要城市,基站規(guī)模達(dá)到40萬個(gè);到2020年NB-IoT網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全國普遍覆蓋,基站規(guī)模達(dá)到150萬個(gè)。2017年實(shí)現(xiàn)基于NB-IoT的機(jī)器與機(jī)器連接超過2000萬,2020年總連接數(shù)超過6億。

如今,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)較為龐大,已形成從“底層元器件-模組-終端-運(yùn)營商-應(yīng)用”的完整產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的預(yù)測(cè),到2022年全球?qū)⒂?70億設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng),市場規(guī)模超萬億美元,其中NB-IoT將覆蓋30%的物聯(lián)網(wǎng)連接,達(dá)到232億個(gè)連接。

NB-IoT具有哪些技術(shù)優(yōu)勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸能力和實(shí)時(shí)性需求可分為三類。第一類是高速率業(yè)務(wù),主要使用3G、4G技術(shù),對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)要求實(shí)時(shí)的大速率數(shù)據(jù)傳輸;第二類是中等速率業(yè)務(wù),主要使用通用無線分組(GPRS)技術(shù),對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)是使用頻率高但并非實(shí)時(shí)使用,對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度要求與高速率業(yè)務(wù)相差很遠(yuǎn);第三類是低速率業(yè)務(wù),即低功耗廣域網(wǎng)傳輸業(yè)務(wù),主要采用廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù),對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)是采集成本低、傳輸速率低、應(yīng)用功耗低等。

目前,現(xiàn)有低速率的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)市場中占比60%。而NB-IoT具有的典型技術(shù)優(yōu)勢(shì)特別適合低速率、廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,具體特點(diǎn)如下:

首先是超低功耗。NB-IoT的節(jié)電技術(shù)主要采用非連續(xù)的接收和節(jié)能模式,通過減少不必要的信令和在節(jié)能模式狀態(tài)時(shí)不接受尋呼信息來達(dá)到省電的目的。這可讓設(shè)備時(shí)時(shí)在線,保障電池5年以上的使用壽命,滿足了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備低功耗、長待機(jī)的關(guān)鍵需求,特別適合無持續(xù)供電或無法更換電池的場景應(yīng)用,如輸電線路長廊、地下管廊等。

其次是超強(qiáng)連接。NB-IoT與傳統(tǒng)的2G/3G/4G相比,有50~100倍的上行容量提升,200千赫茲帶寬下的單基站小區(qū)可支持5萬用戶。因此,與現(xiàn)有無線技術(shù)相比,NB-IoT可以提升50~100倍的接入數(shù)。同時(shí),對(duì)存儲(chǔ)和接入控制的優(yōu)化使其適合海量接入的場景,例如智能路燈、智能停車、智能井蓋、智能水表、智能電表等。

最后是廣域覆蓋特點(diǎn)。NB-IoT技術(shù)提升了功率譜密度,比LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力提升100倍,能夠覆蓋地下車庫、地下室、地下管道等信號(hào)難以到達(dá)的地方。與5G技術(shù)相比,NB-IoT解決了現(xiàn)有5G無線信號(hào)覆蓋距離小、基站需密集布設(shè)的難題。

此外,在行業(yè)應(yīng)用方面,NB-IoT作為低功耗、廣域覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)場景的核心技術(shù),具有標(biāo)準(zhǔn)體系成熟、建網(wǎng)快速、覆蓋距離遠(yuǎn)、通信模組成本低等諸多優(yōu)勢(shì),并在公共事業(yè)、醫(yī)療健康、智慧城市、農(nóng)業(yè)、物流倉儲(chǔ)、智能樓宇、制造業(yè)等十余個(gè)行業(yè)廣泛應(yīng)用,形成了較為完整的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)體系,產(chǎn)值穩(wěn)步增長,發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。

助力傳統(tǒng)電網(wǎng)智能化升級(jí)

建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的過程,也是用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化提升傳統(tǒng)電網(wǎng)的過程。在電網(wǎng)各類業(yè)務(wù)場景中,終端獲取的數(shù)據(jù)要求通信網(wǎng)能夠滿足數(shù)據(jù)全采集、現(xiàn)場狀態(tài)全感知的應(yīng)用需求,并實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)口的數(shù)據(jù)一次采集、處處應(yīng)用。NB-IoT技術(shù)的應(yīng)用將從廣域采集、海量量測(cè)、精準(zhǔn)感知等方面加速傳統(tǒng)電網(wǎng)的智能化升級(jí),有效支撐對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)的提升和對(duì)外業(yè)務(wù)的開拓,推動(dòng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電各個(gè)環(huán)節(jié)向更智能、更高效、更安全的方向發(fā)展。

在信息采集和應(yīng)用方面,NB-IoT能夠結(jié)合電網(wǎng)業(yè)務(wù),在機(jī)器人巡檢、管道井監(jiān)測(cè)、六氟化硫氣體監(jiān)測(cè)、用電信息采集、微氣象監(jiān)測(cè)、能耗監(jiān)測(cè)分析、溫濕度監(jiān)測(cè)、物資倉儲(chǔ)管理等場景,提供基于NB-IoT的智能感知終端與應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)。不僅如此,NB-IoT作為采集和通信手段,能與邊緣物聯(lián)代理融合聯(lián)動(dòng),解決現(xiàn)場側(cè)監(jiān)測(cè)狀態(tài)的本地處理難題,并從原有的現(xiàn)場檢查、離散監(jiān)測(cè)、后端處理方式轉(zhuǎn)變?yōu)閺V域采集、離散匯聚、融合處理的高效智能方式,節(jié)省人員投入,提高作業(yè)效率。

國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司積極探索NB-IoT技術(shù)在電網(wǎng)中的系列應(yīng)用研究,目前已開展了智慧停車、智慧井蓋、智慧管廊、智慧機(jī)房、智慧路燈、用電采集、配電監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)的NB-IoT創(chuàng)新融合應(yīng)用,同時(shí)逐步推進(jìn)支持NB-IoT的多類型感知監(jiān)測(cè)軟硬件產(chǎn)品定制研發(fā),建立NB-IoT示范應(yīng)用園區(qū),提供了典型應(yīng)用的綜合解決方案。

NB-IoT與傳統(tǒng)電網(wǎng)的有機(jī)融合將為物聯(lián)感知、采集、傳輸、匯聚、處理等提供更高效的技術(shù)手段,有力驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)電網(wǎng)智能化升級(jí)。未來,NB-IoT技術(shù)將以全息感知、廣域連接、開放共享、融合創(chuàng)新等方式為傳統(tǒng)電網(wǎng)賦能。

(作者單位:國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán))

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