對于水務(wù)行業(yè)來(lái)說(shuō)，供水管網(wǎng)中安裝運行的水表使用環(huán)境比較復雜，高溫、低溫、井下安裝、長(cháng)時(shí)間浸泡在水里、污水腐蝕等環(huán)境因素考驗著(zhù)水表的性能及使用壽命。由于水務(wù)行業(yè)對低功耗性能的關(guān)注，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)開(kāi)始嶄露頭角，其中NB-IoT技術(shù)具備的低功耗、廣覆蓋、海量連接、低成本四個(gè)特點(diǎn)成功在電磁水表市場(chǎng)上占據一席之地。

在低功耗方面，NB-IoT無(wú)線(xiàn)傳輸模塊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)NB模塊)的待機時(shí)間可長(cháng)達10年，與超低功耗設計的電池供電型電磁水表使用壽命相當。NB模塊可在省電模式下工作，能極大地降低電量消耗和延長(cháng)電池使用壽命。NB-IoT技術(shù)在通用移動(dòng)通信技術(shù)的非連續接收功能基礎上進(jìn)行優(yōu)化，采用功耗節省模式和增強型非連續接收模式。這兩種模式都是通過(guò)終端發(fā)起請求和移動(dòng)性管理實(shí)體核心網(wǎng)協(xié)商的方式來(lái)確定。在功耗節省模式下，NB模塊仍舊注冊在網(wǎng)，但不接收信令，從而使終端更長(cháng)時(shí)間駐留在深睡眠；在增強型非連續接收模式下，NB模塊延長(cháng)在空閑模式下的睡眠周期，減少信號接收單元不必要的啟動(dòng)。在電磁水表應用場(chǎng)景中，有效結合兩種模式來(lái)降低無(wú)線(xiàn)傳輸功耗，延長(cháng)電池使用壽命。

在廣覆蓋方面，同頻段的NB-IoT網(wǎng)絡(luò )比現有網(wǎng)絡(luò )增益約20dB，相當于提升100倍區域覆蓋能力。窄帶、重傳、低頻三大技術(shù)是NB-IoT技術(shù)實(shí)現強覆蓋能力的三劍客。NB-IoT網(wǎng)絡(luò )上行載波帶寬為3.75kHz或15kHz，相比現有2G、3G、4G物理資源塊帶寬的180kHz，功率譜密度增益約為11dB，即log((200mW/15KHz)/(200mW/180KHz))=10.7dB，說(shuō)明NB-IoT網(wǎng)絡(luò )單位帶寬所攜帶的能量比2G、3G、4G更高，因此，同等情況下可覆蓋更遠距離。相比傳統方式，NB-IoT網(wǎng)絡(luò )支持更多次數的重傳，重傳次數每翻一倍，速率就會(huì )減半，同時(shí)帶來(lái)3dB 的增益，考慮邊緣場(chǎng)景下的速率以及小區容量，NB-IoT網(wǎng)絡(luò )上行重傳次數最大一般限為16次，對應9dB的增益。NB-IoT網(wǎng)絡(luò )雖然可以部署于任何頻段，但考慮覆蓋需求，一般選擇1GHz以下的低頻頻段部署，相比高頻，低頻具有路徑損耗更低、繞射能力更強等優(yōu)點(diǎn)，更加適合遠距離覆蓋。

因此，窄帶技術(shù)增益約11 dB和重傳技術(shù)增益約9 dB，讓NB-IoT網(wǎng)絡(luò )比現有網(wǎng)絡(luò )增益約20dB，再加上NB-IoT網(wǎng)絡(luò )部署在低頻頻段上，窄帶、重傳、低頻三大技術(shù)共同保證了NB-IoT網(wǎng)絡(luò )的廣覆蓋能力。而水表在井下安裝時(shí)，與智能手機相比，高度差導致信號差約4dB，如果再蓋上井蓋，將額外增加約10dB損耗，因此，NB-IoT網(wǎng)絡(luò )增益約20dB 后可保障水表井下安裝時(shí)的數據傳輸。

在海量連接方面，NB-IoT網(wǎng)絡(luò )一個(gè)扇區能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接。NB-IoT網(wǎng)絡(luò )利用窄帶傳輸，其上行載波帶寬僅為3.75kHz或15kHz，在等效功率下，大大提升信道容量，再減小空口信令開(kāi)銷(xiāo)，提升頻譜使用效率。NB-IoT技術(shù)在基站側進(jìn)行優(yōu)化，使用獨立的準入擁塞控制，以及終端的上下行信息存儲；在核心網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現終端上下行信息存儲，且下行數據緩存，來(lái)實(shí)現海量連接。

在低成本方面，NB-IoT技術(shù)首先在協(xié)議棧的物理層、MAC層等進(jìn)行重大簡(jiǎn)化，降低運算開(kāi)銷(xiāo)。其次在運營(yíng)商建網(wǎng)成本方面，由于射頻和天線(xiàn)可復用，NB-IoT網(wǎng)絡(luò )就不需要重新建網(wǎng)。最后對于產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)，芯片在NB-IoT技術(shù)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中處于基礎核心地位，現在主流的芯片和模組廠(chǎng)商都有明確的NB-IoT技術(shù)支持計劃，這將打造一個(gè)好的生態(tài)鏈發(fā)展環(huán)境，有助于下游應用企業(yè)降低元器件材料成本。

由此可見(jiàn)，NB-IoT技術(shù)非常適用于電磁水表場(chǎng)景中低功耗、高網(wǎng)絡(luò )可靠性、低成本、小包數據傳輸、時(shí)延不敏感、非長(cháng)連接的通信場(chǎng)景。