走进物联网-无案例篇

目录CONTENTS物联网概述（概念、市场、需求）物联网关键技术与“云管端”演进中国移动如何拓展物联网市场123课程内容1、物联网业务概述物联网的基本概念1.1物联网的架构1.2物联网的业务需求1.3InternetofThings“物”“联”1.1物联网的基本概念[视频：AMAZONDASHBUTTON]1.1物联网的基本概念DashButtonPushItAPPGetItAmazonDeliveryOnline/OfflineThingsInternet1.1物联网的基本概念InternetofThings“物”“联”1.1物联网的基本概念Things猫联网车联网人联网?智能穿戴智能家庭物联网是所有“物”的互联网1.1物联网的基本概念InternetIoTDataThings发送给谁？单向双向？发送什么？采集/指令/交互“连接”是物联网服务和应用的基础物联网平台物联网数据1.1物联网的基本概念物联网是使物从产品向“服务”转变Service路况视频、周边环境速度、油耗、胎压、故障码等信息位置、震动、门禁等信息无人驾驶定位、导航、防盗、物流跟踪汽车保养、保险1.1物联网的基本概念1、物联网业务概述物联网的基本概念1.1物联网的架构1.2物联网的业务需求1.3ClaudeShannonEdwardThorp终端M2MGateway卫星固网业务使能平台AEP平台TelematicsUtilitiesHealthcareAutomationIndustrial网络蜂窝网络LPWAMAN短距应用连接管理平台CMP物联网的架构06/07/2016©Nokia便携式的外设实现感知和控制通信能力无线电完成信息交互远端计算能力计算轮盘赌玩法的胜率1961年的赌场神器1.2物联网的架构产生/发送IoT数据传送IoT数据接收/处理IoT数据能力共享1.2物联网的架构案例1：智慧水表水务公司面临的挑战40万个水表每年人力成本：供水产销差：因误读表或纠纷产生的赔偿：单位连接收入:5-10美元/年1千7百万元10-30%1百万元案例2：智能路灯增值服务连接连接管理端到端的应用和服务数据分析“连接”产生“价值”1.2物联网的架构1、物联网业务概述物联网的基本概念1.1物联网的架构1.2物联网的业务需求1.3物的角度：“云”分担计算重责，降低试错/部署成本云的基础思想软硬解耦硬件通用开放，价格低廉软件快速生产，灵活部署1.3物联网的业务需求速率覆盖误码功耗连接时延移动成本联的角度：不同服务的需求不一样无人驾驶自动抄表1.3物联网的业务需求4.汇聚回传型3.低功耗密集型大连接广覆盖低成本低功耗1.人类相似型Pad智能穿戴设备…速率移动性2.关键任务型超低时延可靠性智慧家庭，工业数据采集…部署回传持续供电无人驾驶，工业4.0，远程手术…物的连接可以细分为四种类型，超出传统蜂窝网络支持范畴2.1.1物联网网络网络需求智能水表，远程控制，仓储管理，资产追踪…硬件和软件的解耦后海量数据的分析能力“智能化”1.3物联网的业务需求-平台需求大量终端和连接连接、终端的管理目录CONTENTS物联网概述（概念、市场、需求）物联网关键技术与“云管端”演进中国移动如何拓展物联网市场123课程内容2、物联网关键技术与“云管端”演进物联网网络技术对比2.1NB-IOT网络规划和建设2.2物联网平台规划和建设2.3物联网终端的发展2.44.汇聚回传型3.低功耗密集型大连接广覆盖低成本低功耗1.人类相似型Pad智能穿戴设备…速率移动性2.关键任务型超低时延可靠性智慧家庭，工业数据采集…部署回传持续供电无人驾驶，工业4.0，远程手术…物的连接可以细分为四种类型，超出传统蜂窝网络支持范畴2.1.1物联网网络网络需求智能水表，远程控制，仓储管理，资产追踪…接入：以WIFI、蓝牙和ZigBee为代表的短距因廉价和成熟得到广泛应用典型短距技术在家庭场景的应用智慧家庭远程抄表宽带接入WIFI蓝牙电视手机冰箱空调洗衣机体重秤门锁…….手环血压计血糖仪耳机…….电表PLCZigbeeZWaveHUB各种短距连接技术免费专线或蜂窝接入“非授权频谱”2.1.2物联网网络解决方案—非授权频谱•多跳组网Mesh/WiFi/Zigbee-网关-有线/2G回传•定位追踪•状态监控存在差距应用场景•建筑工地设备监控•治安防范•楼宇自动化•泊车管理•城市部件智能管理•仓库、集装箱监控•货物关键点监控追踪•运输环境监控•告警信息上报•水、电、燃气表•特殊表类智能家居/穿戴智能楼宇市政物联物流追踪领域现有方案•蓝牙-手机（蜂窝/WLAN）•家电远程监控及诊断•家电设备联动•LonWorks、KNX、CAN等总线技术（有线）•无规模应用，少量采用2G网络功耗过高，如使用5Wh的电池，2G终端待机时长仅2个月左右典型场景网络覆盖不足，如：对于室内的无线抄表、地下资源监控类应用现网缺乏穿透3层以上墙面的能力小区容量不足，无法满足海量终端应用需求，比如单个基站内仅智能路灯就有2万个，已达现有技术极限单独组网（含总线技术）成本高，模组种类多、批量小，综合成本高非授权频谱多次组网，系统可靠性不高私有通信协议安全性差•采用2G/3G/4G网络智能抄表2.1.1物联网现有网络的问题—现有方案无法满足282.1.1物联网现有网络的问题-两类场景特性分析•两类应用场景：低功耗密集型需要部署大规模的设备，部署成本是重要因素，但对数据量的要求相对较低；•关键任务型需要有实时性的保证，数据量相对较大，同时对可用性和可靠性要求极高。网关类应用物流跟踪和车(船)队管理智慧农业智慧楼宇智能电表远程健康管理行车娱乐、安全和控制工业应用和控制远程制造，培训和手术等低功耗密集型MassiveIoT终端规模终端成本终端功耗数据量时延可用性可靠性数据量关键任务型CriticalIoTLPWAZigbee/WIFI/蓝牙4.汇聚回传型3.低功耗密集型智能水表，远程控制，仓储管理，资产追踪…大连接广覆盖低成本低功耗1.人类相似型Pad智能穿戴设备…速率移动性普通蜂窝网2.关键任务型超低时延可靠性智慧家庭，工业数据采集…部署回传持续供电无人驾驶，工业4.0，远程手术…物的连接可以细分为四种类型，超出传统蜂窝网络支持范畴2.1.1物联网网络规划5G2.1.2物联网网络解决方案-接入网技术分类312.1.4物联网NB-IoT网络与现网的对比NB-IoT的核心优势与关键技术•低成本、低功耗、广覆盖、大连接的优势，有效弥补了现有2G/3G/4G网络在海量物联网应用场景面临的瓶颈。•180kHz窄带，降低芯片复杂度•简化协议栈，减少片内Flash/RAM•低采样率•单天线、半双工，射频成本低•峰均比低，单片SOC内置23dBm发射功率的功效单模块成本不超过5美元，目标是降到1美元左右低成本•终端99%的时间都工作在节能模式(PSM)，终端功耗仅15uW•采用eDRX(拓展周期不连续接收)，减少终端监听网络的频次•只支持小区选择和重选，减少移动性管理的开销终端如每天发送一次200Byte报文，AA电池待机时间10年低功耗•上行工具谱密度增益17dB•2-16倍的重传机制增益3-12dB（付出时延代价）•编译码增益3-4dBNB-IoT单基站覆盖面积是传统MBB的7倍，在地下车库、地下管道也能覆盖到广覆盖•窄带技术：上行等效功率36信道*23dBm，提升信道容量•减少空口信令开销，提升频谱效率•基站优化：独立的准入拥塞控制与终端上下文信息存储•核心网优化：终端上下文存储与下行数据缓存NB-IoT单扇区支持5万个连接，比现网高50倍大连接2.1.3物联网NB-IoT网络特性—模组成本低$30$15$15$10$9$8$8$5CAT4CAT1CAT0(MTC)CAT-M(eMTC)SigfoxGPRSLoRaNB-IoTONLYNB-IoTcandoitSource:InternetNews2.1.3物联网NB-IoT网络特性—降低终端成本如上图所示，NB-IoT舍弃了LTE物理层的上行共享信道(PhysicalUplinkControlChannel,PUCCH)、物理混合自动重传请求或指示信道(PhysicalHybridARQIndicatorChannel,PHICH)等。①减少协议栈处理开销②精简射频低复杂度基带精简射频高效功放精简电源管理小容量存储从而降低芯片的处理复杂度，降低了成本和功耗单天线FDD半双工2.1.3物联网NB-IoT网络特性—降低终端成本2.1.3物联网NB-IoT网络特性—降低终端功耗①PSM（powersavingmode）②eDRXDRX(DiscontinuousReception)，即不连续接收。eDRX就是扩展的不连续接收。手机可以断断续续的接收信号以达到省电的目的。NB-IoT扩展了这个断续间隔，可扩展至2.91小时，更加省电。此外，NB-IoT只支持小区重选，不支持切换，这减少了测量开销；对空口信令简化,减小了单次数传功耗。2.1.3物联网NB-IoT网络特性—降低终端功耗2.1.3物联网NB-IoT网络特性—增益增强2.1.3物联网NB-IoT网络特性--增益增强=10log(PowerA/BandwidthA)/(PowerB/BandwidthB)PSD(PowerSpectrumDensity)增益180KHz3.75KHzUpto17dBvs.LTE2RNB-IoT2R/4R3dB增益3dB增益*减去原有的GSM终端高出窄带设备的10dB=10logRepetitionTimes重复发射增益(16TimesRepetition)Upto12dBULGain+20dB增益*2.1.3物联网NB-IoT网络特性—增加接入容量2.1.2物联网网络解决方案-接入网技术分类2.1.4物联网技术-Sigfox网络架构SIGFOX是一家法国公司，成立于2009年，创建了连接低功耗设备的无线网络，主要用于低功耗物联网，如：电表等，这类应用需要连续地发送少量的数据。SIGFOX希望建立第一个仅供用于物联网的全球蜂窝连接的公司，其基础设施完全独立于现有的网络（如电信移动网络）。关键技术：•超窄带（UBN）•二进制相移键控（BPSK)网络性能特征如下：•每天每设备140条消息•每条消息12个字节（96位）•无线吞吐量达100位/秒2.1.4物联网技术-LoRa网络架构LoRa的诞生比NB-IoT要早些，2013年8月，Semtech公司向业界发布了一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术（LongRange，简称LoRa）的芯片。其接受灵敏度达到了惊人的-148dbm。关键技术：•线性调频扩频调制技术2.1.4物联网技术-对比2、物联网关键技术与“云管端”演进物联网网络技术对比2.1NB-IOT网络规划和建设2.2物联网平台规划和建设2.3物联网终端的发展2.42.2.1NB-IoT解决方案总体架构45NB-IoT车检器NB-IoTeNodeBNB-IoT核心网IoT平台行业应用S1Gi/SGiHTTP（RESTful）CoAPApplicationHTTP（RESTful）UDPIPL2L1CoAPHTTPUDPTCPIPIPL2L2L1L1IPIPNASL2S1L1NB-CIoTAirItfS1ApplicationCoAP（Optional）UDPIPNASNB-CIoTAirItf2.2.1网络方案概述2、物联网关键技术与“云管端”演进物联网网络技术对比2.1NB-IOT网络规划和建设2.2物联网平台规划和建设2.3物联网终端的发展2.42.3.1平台分类和功能48物联网平台包括CMP、DMP、AEP、BDP四类平台，其中基础运营商具备部署CMP平台的天然优势，据FirstAnalysis预测，到2024年，DMP+CMP+AEP平台的价值将超过500亿欧元，虽然AEP、DMP将占据平台的绝大部分产业价值（53%、33%），但平台的行业分布也相对分散，竞争比较激烈；而CMP仅占整体价值的14%，但运营商具