窄带物联网来啦!帮助传统电网实现广域采集精准感知

电网头条

发布时间:03-2418:08

提到宽带网、物联网,大家已经非常熟悉。那窄带物联网呢?

在万物互联的时代,首先就要解决“物”与“网”的连接问题。连接技术因此成为物联网发展的关键。窄带物联网(NB-IoT)正是为了解决现有物联网应用过程中“物”与“网”的连接难题而诞生的。和4G技术为人服务、为手机服务、为消费互联网服务不同,窄带物联网技术将重点放在为“物”服务,以及为物联网终端和产业物联网服务上。

随着能源物联网的不断发展,传统电网也不断向数字化、智能化方向升级。窄带物联网技术将为电网广域感知、采集、连接提供有力支撑。

何为窄带物联网

何为窄带物联网(NB-IoT)?NB-IoT是一种可在全球范围内广泛应用的通用型物联网通信技术。NB-IoT聚焦低功耗、广覆盖物联网市场,利用蜂窝技术连接无线网络中的各种智能传感器和设备,以特殊频段部署于现有运营商通信网络,并与现有网络共存。

2015年9月,国际电信标准组织3GPP正式宣布NB-IoT标准立项。2016年6月,在韩国召开的3GPP RAN全会第72次会议上,NB-IoT标准核心协议的相关研究完成。

与之同步,国内也开始了NB-IoT标准制定工作,并逐步走向规模化商用。2017年6月,工信部发布《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,明确提出到2017年末,实现NB-IoT网络覆盖直辖市、省会城市等主要城市,基站规模达到40万个;到2020年NB-IoT网络实现全国普遍覆盖,基站规模达到150万个。2017年实现基于NB-IoT的机器与机器连接超过2000万,2020年总连接数超过6亿。

如今,物联网的产业生态较为庞大,已形成从“底层元器件-模组-终端-运营商-应用”的完整产业链。根据前瞻产业研究院的预测,到2022年全球将有770亿设备连接到物联网,市场规模超万亿美元,其中NB-IoT将覆盖30%的物联网连接,达到232亿个连接。

NB-IoT具有哪些技术优势

物联网业务对数据传输能力和实时性需求可分为三类。第一类是高速率业务,主要使用3G、4G技术,对应的业务特点要求实时的大速率数据传输;第二类是中等速率业务,主要使用通用无线分组(GPRS)技术,对应的业务特点是使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度要求与高速率业务相差很远;第三类是低速率业务,即低功耗广域网传输业务,主要采用广域网络技术,对应的业务特点是采集成本低、传输速率低、应用功耗低等。

目前,现有低速率的物联网应用在整个物联网市场中占比60%。而NB-IoT具有的典型技术优势特别适合低速率、广覆盖的物联网应用,具体特点如下:

首先是超低功耗。NB-IoT的节电技术主要采用非连续的接收和节能模式,通过减少不必要的信令和在节能模式状态时不接受寻呼信息来达到省电的目的。这可让设备时时在线,保障电池5年以上的使用寿命,满足了物联网设备低功耗、长待机的关键需求,特别适合无持续供电或无法更换电池的场景应用,如输电线路长廊、地下管廊等。

其次是超强连接。NB-IoT与传统的2G/3G/4G相比,有50~100倍的上行容量提升,200千赫兹带宽下的单基站小区可支持5万用户。因此,与现有无线技术相比,NB-IoT可以提升50~100倍的接入数。同时,对存储和接入控制的优化使其适合海量接入的场景,例如智能路灯、智能停车、智能井盖、智能水表、智能电表等。

最后是广域覆盖特点。NB-IoT技术提升了功率谱密度,比LTE网络的覆盖能力提升100倍,能够覆盖地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方。与5G技术相比,NB-IoT解决了现有5G无线信号覆盖距离小、基站需密集布设的难题。

此外,在行业应用方面,NB-IoT作为低功耗、广域覆盖的物联网场景的核心技术,具有标准体系成熟、建网快速、覆盖距离远、通信模组成本低等诸多优势,并在公共事业、医疗健康、智慧城市、农业、物流仓储、智能楼宇、制造业等十余个行业广泛应用,形成了较为完整的应用产业体系,产值稳步增长,发展态势良好。

助力传统电网智能化升级

建设能源互联网企业的过程,也是用互联网技术优化提升传统电网的过程。在电网各类业务场景中,终端获取的数据要求通信网能够满足数据全采集、现场状态全感知的应用需求,并实现多业务口的数据一次采集、处处应用。NB-IoT技术的应用将从广域采集、海量量测、精准感知等方面加速传统电网的智能化升级,有效支撑对内业务的提升和对外业务的开拓,推动发电、输电、变电、配电、用电各个环节向更智能、更高效、更安全的方向发展。

在信息采集和应用方面,NB-IoT能够结合电网业务,在机器人巡检、管道井监测、六氟化硫气体监测、用电信息采集、微气象监测、能耗监测分析、温湿度监测、物资仓储管理等场景,提供基于NB-IoT的智能感知终端与应用平台系统。不仅如此,NB-IoT作为采集和通信手段,能与边缘物联代理融合联动,解决现场侧监测状态的本地处理难题,并从原有的现场检查、离散监测、后端处理方式转变为广域采集、离散汇聚、融合处理的高效智能方式,节省人员投入,提高作业效率。

国网信息通信产业集团有限公司积极探索NB-IoT技术在电网中的系列应用研究,目前已开展了智慧停车、智慧井盖、智慧管廊、智慧机房、智慧路灯、用电采集、配电监测等业务的NB-IoT创新融合应用,同时逐步推进支持NB-IoT的多类型感知监测软硬件产品定制研发,建立NB-IoT示范应用园区,提供了典型应用的综合解决方案。

NB-IoT与传统电网的有机融合将为物联感知、采集、传输、汇聚、处理等提供更高效的技术手段,有力驱动传统电网智能化升级。未来,NB-IoT技术将以全息感知、广域连接、开放共享、融合创新等方式为传统电网赋能。

(作者单位:国网信通产业集团)

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