全球范圍內(nèi)城市化的進程都在加速，根據(jù)聯(lián)合國的預測，當今全球有54%的人居住在城市，預計到2050年這個數(shù)字將達到66%。而當越來越多的人口涌入城市，人們在享受城市生活帶來的文明和便利之時，也免不了會受到“城市病”的襲擾。

這很容易理解，城市的擴張就像是一個人機體的生長，如果某些功能性的機能發(fā)育過于迅速，而掌控人體的神經(jīng)系統(tǒng)卻跟不上這種成長的腳步，最后難免會發(fā)育成一個“蠢萌”的怪咖。類比到城市，如果一個城市管理的智能化水平，與城市發(fā)展的節(jié)奏脫節(jié)，各種各樣的城市病也會不請自來。這也是為什么世界各國都在倡導“智慧城市”建設(shè)的最根本性的原因。

如果將作為智慧城市基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)看做是人體的神經(jīng)系統(tǒng)，必須有一種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)以億計的“神經(jīng)元”與“大腦”的連接，人們在構(gòu)建智慧城市的同時，也一直在尋找這樣一種可堪重用的技術(shù)。原有的局域網(wǎng)無線連接技術(shù)，如ZigBee、藍牙、Wi-Fi等，覆蓋范圍和網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量都有限，達不到一個城市所需的尺度要求；

而坐擁數(shù)十億用戶規(guī)模的蜂窩移動通信，雖然符合城市廣域覆蓋的要求，但是功耗和成本太高，并不符合物聯(lián)網(wǎng)應用的調(diào)性……直到LPWAN（低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)）出現(xiàn)，這種長距離、低功耗、低速率、低成本的無線通信技術(shù)開始迅速發(fā)展成為未來智慧城市的基礎(chǔ)網(wǎng)絡。

目前，世界各地的電信運營商都在積極推進NB-IoT 和 eMTC——這兩種脫胎于移動蜂窩技術(shù)、工作于授權(quán)頻段的LPWAN——的部署和商用，在智慧城市領(lǐng)域跑馬圈地；

與此同時，Sigfox、LoRa、RPMA等非授權(quán)頻段的LPWAN技術(shù)也在提供企業(yè)級的解決方案、更為個性化的用戶體驗方面不斷攻城略地；而且諸多LPWAN技術(shù)正在從競爭走向競合，通過“混合組網(wǎng)”等方式去適應物聯(lián)網(wǎng)碎片化的應用需求。

總之，LPWAN正在向人們展示如何以一種有“技術(shù)含量”的手段，去預防和治愈城市發(fā)展中可能遇到的種種“病痛”。

城市交通

在“城市病”的排行榜上，日益擁堵的交通，絕對名列榜首。單單一個“停車難”的問題就可以讓你車輪上的城市生活從“享受”變成一種“煎熬”。因此在LPWAN的目標應用中，智能停車系統(tǒng)也是被置于優(yōu)先考慮的位置上。

基于NB-IoT的路邊智能停車系統(tǒng)是一個被寄予厚望的解決方案。只需在路面上埋設(shè)一個含有傳感器和NB-IoT通信模塊的裝置，就可以將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)皆贫送＼嚬芾硐到y(tǒng)，完成車位查詢、計時、繳費等一系列服務。

據(jù)估算，由于無需額外的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，與傳統(tǒng)智能停車解決方案相比NB-IoT智能停車管理系統(tǒng)的設(shè)備、部署和維護成本可降低30%，而且隨著規(guī)模部署還有進一步優(yōu)化的空間。如果考慮到由此節(jié)省的收費管理等人力成本，以及未來與城市其他智能交通系統(tǒng)聯(lián)動后的想象空間，這一方案的價值就更顯著了。

而且LPWAN還可以與其他技術(shù)相結(jié)合，提供更具有創(chuàng)意的應用場景。比如安富利在Sigfox上集成了GPS和超聲波等感測的功能，除了5-10公里的廣域覆蓋，還可以對停車場內(nèi)的車輛提供更精準的定位，未來城市小區(qū)、商業(yè)設(shè)施可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)出更加個性化的停車管理服務。

圖1，Sigfox智能停車管理解決方案，集成了GPS和超聲波等感測等擴展功能

公共設(shè)施

居住在城市之中，我們可能會不時聽到某處地下管道破裂，或是某個井蓋丟失給居民造成人身傷害等新聞。以往人們應對的方法，只能是“亡羊補牢”，而如果能夠?qū)@些公共設(shè)施狀態(tài)做到有效監(jiān)控，防患于未然，才是理想的境界。

LPWAN在這方面可以發(fā)揮獨特的作用。比如基于LoRa或NB-IoT的環(huán)境傳感監(jiān)控模塊，可以定期收集和反饋目標數(shù)據(jù)，讓管理者隨時了解城市基礎(chǔ)設(shè)施所處的環(huán)境及自身的“健康”狀況，由于系統(tǒng)低功耗的特性，甚至可以與能量收集技術(shù)結(jié)合，進一步降低設(shè)備維護的成本。

而且，很多LPWAN技術(shù)都對覆蓋增益進行了優(yōu)化，通俗地講就是“穿墻”能力更強，所以對于收集城市“地下空間”中各種管線的數(shù)據(jù)再合適不過。這些信息的不斷匯集，無疑將會為智慧城市積累一筆寶貴的數(shù)據(jù)財富。

圖2，安富利運用muRata LoRa模塊搭配Cisco網(wǎng)關(guān)的能力，可提供LoRa環(huán)境監(jiān)控解決方案

能源管理

隨著城市規(guī)模的擴大，城市消耗能源的胃口也在增加。而以往由于技術(shù)手段的滯后，相當一部分能源是被白白浪費掉了。對于城市能源管理的優(yōu)化，人們首先盯上的就是路燈?；诔ＷR我們就可以得知，當夜深人靜的時候，街上人流量開始減少，而路燈總是“長明”的，由此導致的能源浪費相當可觀。

如果我們通過LPWAN對于路燈使用情況進行管理和監(jiān)控，完全可以根據(jù)應用場景對于路燈的使用進行靈活調(diào)度，采取全亮、全關(guān)、調(diào)光、隔桿亮燈等定制化的節(jié)能策略，而且能夠自動實現(xiàn)路燈故障報修，減少傳統(tǒng)運維上巨大的人力資源投入。根據(jù)廣州中科院軟件應用技術(shù)研究所的實驗，他們對18盞路燈進行了智能化的改造后，節(jié)能率高達78.73%；如果通過LPWAN對這一試點成果推而廣之，為城市公共資源節(jié)能帶來的效益無疑是巨大的。

圖3，用于路燈控制的inteliLIGHT LoRa控制器

食品安全

隨著城市人口密度的激增，食品安全的壓力也日顯突出。為了確保食品安全，人們的投入是巨大的，美國農(nóng)業(yè)部的一項調(diào)查顯示，食品零售商每年在易腐貨物物流倉儲上由于“失察”造成的損失高達1620億美元。對于食品在物流倉儲過程進行更有效地監(jiān)控，做到全程可追溯，勢在必行。

在此領(lǐng)域，LPWAN同樣可以提供相應的解決方案。特別值得一提的是eMTC技術(shù)由于支持定位和移動——理論上時速在300公里以內(nèi)都可以保持通信連接——而且支持語音，所以在物流追蹤領(lǐng)域具有突出的應用優(yōu)勢。而據(jù)悉在最新版的NB-IoT標準中，也將增加對于移動和定位等功能的支持，所以在食品物流領(lǐng)域未來用戶可選的技術(shù)方案會更豐富。

數(shù)據(jù)顯示，2017年中國在智慧城市的市場規(guī)模將超過6萬億元，2021年將達到18.7萬億元，年均復合增長率約為32.64%。所有這些不遺余力的投入，都是在為大家營造一個擺脫“城市病”困擾的城市生活?，F(xiàn)在，我們不過剛剛叩響了智慧城市之門，未來的圖景會超出我們的想象。